波浪作用下人工魚礁水動力特性的數(shù)值研究.pdf

1、近些年來，全球范圍的漁業(yè)資源在不斷衰減，人們的海洋環(huán)境保護意識也在日益增強，對海洋漁業(yè)資源的修復和保護越來越成為人們關注的焦點。各國在保護、增殖漁業(yè)資源和修復海洋生態(tài)環(huán)境的工作中，采取的一項重要措施是建設海洋牧場。在建設海洋牧場時，人工魚礁作為一種模擬自然礁石的人為構造物被投放于海底，能夠保護魚類和增值產(chǎn)量，同時減小海岸的侵蝕。人工魚礁投放到海底后，將會受到波浪和水流的共同作用，同時也會對周圍的流場分布產(chǎn)生影響。人工魚礁通過帶來的流場效

2、應實現(xiàn)其生態(tài)功能，而保證人工魚礁生態(tài)功能長期有效的前提是確保其在波流作用下的物理穩(wěn)定性，故必須對人工魚礁的整體物理穩(wěn)定性進行計算校核，所以研究波浪作用下人工魚礁的水動力特性是十分必要的。
　　目前國內外對人工魚礁的研究主要集中于其生態(tài)效應方面和水流作用下礁體周圍的流場分布情況，對人工魚礁在波浪作用下的水動力特性的研究還相對較少。本文利用計算流體力學軟件FLUENT進行數(shù)值模擬，基于有限體積法，采用推板造波形式，通過利用VOF方法求

3、解波面的方式建立了模擬人工魚礁與波浪相互作用的三維數(shù)值波浪水槽?；谠摂?shù)值模型研究了波浪作用下單體及組合三角型鏤空人工魚礁的受力情況，并與物理模型實驗結果進行對比，結果顯示人工魚礁受力與波浪形態(tài)吻合良好，驗證了數(shù)值模型的可行性。根據(jù)數(shù)值模擬的結果，對三角型人工魚礁周圍的流場分布進行了定性的分析;通過分析數(shù)據(jù)擬合出波浪作用下單體三角型人工魚礁的水動力系數(shù);數(shù)值模擬結果顯示在波浪作用下人工魚礁的周圍水域產(chǎn)生了較強的上升流和回流，礁體內部產(chǎn)生

4、了明顯的渦旋結構。研究結果為實際建設中礁體結構的設計優(yōu)化提供了科學的理論依據(jù)。
　　本論文的主要內容包括五章:第一章簡要介紹了課題研究背景、意義及目的，詳細介紹了人工魚礁水動力特性的研究歷史、現(xiàn)狀和研究方法。第二章介紹了數(shù)值模擬的基本理論和相關數(shù)值模型，包括控制方程、數(shù)值計算方法和三維數(shù)值波浪水槽的建立，并驗證了所建立的三維數(shù)值波浪水槽造波的準確性和消波的有效性。第三章利用建立的數(shù)值波浪水槽模擬了波浪對單體三角型人工魚礁的作用，通