圓臺型人工魚礁流場效應(yīng)的數(shù)值模擬研究.pdf

1、近十多年來，以人工魚礁建設(shè)、增殖放流等為主要內(nèi)容的海洋牧場建設(shè)已成為我國近海漁業(yè)資源修復(fù)與保護(hù)的重要手段，并取得了顯著成效。人工魚礁建設(shè)是通過在適宜的海域投放人工構(gòu)造物，改善局部水域的流場環(huán)境、生物環(huán)境和魚類棲息環(huán)境，促進(jìn)海域漁業(yè)生態(tài)環(huán)境的修復(fù)，從而達(dá)到增殖漁業(yè)資源的目的。其中，人工魚礁流場效應(yīng)是人工魚礁生態(tài)效應(yīng)的基礎(chǔ)，人工魚礁投放后的流場效應(yīng)須有利于促進(jìn)水域餌料生物的富集和魚類的集聚。
　　人工魚礁流場效應(yīng)與礁體結(jié)構(gòu)形狀及其配置

2、方式、投放水域的地形與本底流場等因素有關(guān)，因此掌握和了解人工魚礁的水動力學(xué)特性，對魚礁礁型的選擇及礁體的優(yōu)化配置具有重要意義。
　　本文運(yùn)用計(jì)算流體力學(xué)理論，借助軟件Fluent，對圓臺型人工魚礁的流場效應(yīng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，通過對魚礁所產(chǎn)生的上升流、背渦流及流動分離、漩渦發(fā)展演化等的分析與討論，提出了圓臺型人工魚礁優(yōu)化設(shè)計(jì)方案及其結(jié)構(gòu)參數(shù)。
　　1、隨著魚礁迎流面坡度的增大，魚礁上升流最大速度與來流速度比呈先增大后減小的趨勢;

3、上升流平均速度與來流速度比基本穩(wěn)定在0.14到0.18之間，未有較大波動;上升流最大高度與魚礁高度比，先減小后增大;礁體迎流面坡度在200％-400％范圍內(nèi)，礁體的上升流流態(tài)效果最佳。
　　2、通過礁體高度、坡度、礁體開口等因素對魚礁流場效應(yīng)影響的系列數(shù)值模擬，提出了圓臺型人工魚礁的優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù):礁體高度2.4m，礁體坡度320％，礁體表面最佳開口寬度0.1m，上表面直徑1.5m，下表面直徑3m。
　　3、兩個(gè)圓臺型人工魚礁

4、縱向排列配置時(shí)，礁體之間的最佳縱向布設(shè)間距為1-1.5倍礁體底面直徑。其最大上升流高度隨著礁體布設(shè)間距的增加，呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，且最大上升流高度均大于單體礁，但最大上升流流速均小于單體礁;圓臺型人工魚礁內(nèi)部及背渦區(qū)流態(tài)復(fù)雜，形成了多種漩渦，加劇了水層混合，其背渦區(qū)流態(tài)的絮亂程度滿足要求，所產(chǎn)生的漩渦大小不隨來流速度的改變而改變。
　　4、水槽實(shí)驗(yàn)初步驗(yàn)證結(jié)果表明，80％以上測點(diǎn)的測量值與計(jì)算值誤差在20％以內(nèi)，說明數(shù)值模擬方