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不同高度混凝土模型礁背涡流特性的定量研究

大连水产学院学报 2008年第4期23卷 278-282页

作者：张硕孙满昌陈勇上海海洋大学海洋科学学院大连水产学院辽宁省海洋牧场工程技术研究中心辽宁大连116023

在实验室条件下，于水槽中对6种混凝土人工鱼礁模型的背涡流特性进行了研究（来流速度为13．5、23．5、33．5cm／s），并对背涡流规模进行了定量分析。结果表明：3种来流速度下，6种混凝土模型礁背涡流长度、高度、面积均随礁高的增加... 详细信息

在实验室条件下，于水槽中对6种混凝土人工鱼礁模型的背涡流特性进行了研究（来流速度为13．5、23．5、33．5cm／s），并对背涡流规模进行了定量分析。结果表明：3种来流速度下，6种混凝土模型礁背涡流长度、高度、面积均随礁高的增加而增加，而其背涡流相对值均随礁高的增加呈下降趋势；6种混凝土模型礁其背涡流长度为礁高的2．02—3．73倍；背涡流高度为礁高的1．06—1．70倍；背涡流面积为礁迎流面面积的2．45～4．80倍。

关键词：人工鱼礁流场效应背涡流定量分析水槽试验

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人工鱼礁的水动力学特性及流场效应分析

水动力学研究与进展（A辑） 2014年第5期29卷 580-585页

作者：邵万骏刘长根聂红涛郑德斌天津大学力学系天津300072 天津大学环境科学与工程学院天津300072 天津渤海水产研究所天津300457

基于CFD方法,研究了立方体空心开孔人工鱼礁的水动力特性,用上升流和背涡流的体积为参数,分析了来流速度和开口比对流场效应的影响,得到了流场效应随来流速度和开口比的变化规律:上升流规模随流速的增大而增大,背涡流规模随流速的增大... 详细信息

基于CFD方法,研究了立方体空心开孔人工鱼礁的水动力特性,用上升流和背涡流的体积为参数,分析了来流速度和开口比对流场效应的影响,得到了流场效应随来流速度和开口比的变化规律:上升流规模随流速的增大而增大,背涡流规模随流速的增大而减小;上升流和背涡流的规模均随开口比的增大而减小。鱼礁开口比是流场效应的主要影响因素,来流速度对流场效应的影响次之。

关键词： CFD 人工鱼礁上升流背涡流

布设间距对多孔方型人工鱼礁流场效应影响的数值模拟研究

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渔业科学进展 2020年第3期41卷 40-48页

作者：王佳浩刘莉莉蔡新晨陈佳滢杨意馨姜书侠浙江海洋大学水产学院舟山316004

采用计算流体动力学(CFD)技术,研究了不同布设间距下,多孔方型人工鱼礁周围水流运动的规律,旨在为深入研究人工鱼礁的集鱼原理和海洋牧场建设中人工鱼礁的投放和布设提供更多参考。本研究采用了4种布设间距,分别为0.5、1、1.5和2倍鱼礁... 详细信息

采用计算流体动力学(CFD)技术,研究了不同布设间距下,多孔方型人工鱼礁周围水流运动的规律,旨在为深入研究人工鱼礁的集鱼原理和海洋牧场建设中人工鱼礁的投放和布设提供更多参考。本研究采用了4种布设间距,分别为0.5、1、1.5和2倍鱼礁高度,基于计算机数值模拟技术,模拟了速度为0.8m/s的水流流经2个礁体的过程,分别观察鱼礁周围水流运动情况。结果显示,多孔方型人工鱼礁内部和周围存在缓流区、背涡流区、上升流区、死水区等有显著特征的区域;多孔方型人工鱼礁上升流的最大速度与来流速度的比值约为0.95倍;多孔方型人工鱼礁周围上升流最大抬升高度与鱼礁高度之比约为2.1;多孔方型人工鱼礁的结构在一定程度上为鱼礁周围的流态多样性提供了较有利的作用;多孔方型人工鱼礁的布设间距对2个鱼礁单体间的旋涡数量和旋涡方向有较大影响,也对涡量大小和涡量分布范围产生影响。研究表明,在一定范围内,布设间距越大,涡量越大,分布范围越广,但超过一定范围后,涡量不再增大,分布范围也不再扩大;多孔方型人工鱼礁的布设间距越大,背涡流在X方向和Y方向的影响面积越大。研究结果清晰地展现了不同布设间距下的人工鱼礁的流场效应,对在特定条件下进行人工鱼礁投放和布设具有重要意义。

关键词：计算流体动力学(CFD) 多孔方型人工鱼礁布设间距上升流背涡流

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一种人工鱼礁的水动力学研究与建设效果评价

海洋学研究 2017年第2期35卷 53-60页

作者：姜少杰刘海敌吴伟王世明上海海洋大学工程学院上海201306 上海海洋大学海洋工程研究所上海201306

针对舟山群岛的海洋环境和渔业资源等情况,设计了一种正六棱柱式人工鱼礁用于改善当地的海洋生态和渔业资源。选用反映鱼礁通透性的ε值和反映鱼礁附着能力的η值两个参数对人工鱼礁的结构进行评价,通过比较发现所设计的正六棱柱式人工... 详细信息

针对舟山群岛的海洋环境和渔业资源等情况,设计了一种正六棱柱式人工鱼礁用于改善当地的海洋生态和渔业资源。选用反映鱼礁通透性的ε值和反映鱼礁附着能力的η值两个参数对人工鱼礁的结构进行评价,通过比较发现所设计的正六棱柱式人工鱼礁在具有良好通透性的情况下还能够为海洋生物提供更大的附着面积,满足设计需求。使用Fluent软件对鱼礁进行CFD仿真,发现鱼礁迎流面前部上升流的最大高度随来流速度的增加而增加,鱼礁后方背涡流的长度约为鱼礁高度的9.3~9.6倍,表明其具有很好的水动力特性。为进一步验证鱼礁的水动力学性能,在相同尺寸、相同水域环境下对鱼礁模型设计了水槽实验,与仿真结果相互验证,证明了正六棱柱式人工鱼礁水动力性能的有效性。最后采用实地调查的方法对正六棱柱式鱼礁礁区与箱形鱼礁礁区进行建设效果的对比评价,发现两种鱼礁均能对各自所处的海洋环境起到增殖作用,正六棱柱人工礁区的平均生物密度大于对比礁区的生物密度,证明了其良好的水动力特性对增殖效果的有效性。

关键词：人工鱼礁上升流背涡流 CFD仿真水槽实验效果评价

遮板型开孔式正方体人工鱼礁流场特性数值研究

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水资源与水工程学报 2021年第5期32卷 158-165页

作者：王旭李雪艳岳峻贾世祥战超王庆鲁东大学土木工程学院山东烟台264010

为开发一种能同时增殖鱼类与底栖生物的人工礁体,在山东省莱州湾明波海洋牧场无遮板正方体人工鱼礁的基础上,提出了一种遮板型开孔式正方体人工鱼礁。基于CFD仿真和波流动力学理论,采用Fluent软件分别对无遮板、遮板型不同开口比的正方... 详细信息

为开发一种能同时增殖鱼类与底栖生物的人工礁体,在山东省莱州湾明波海洋牧场无遮板正方体人工鱼礁的基础上,提出了一种遮板型开孔式正方体人工鱼礁。基于CFD仿真和波流动力学理论,采用Fluent软件分别对无遮板、遮板型不同开口比的正方体人工鱼礁的流场特性进行了数值模拟,比较了5种来流流速条件下两种不同结构礁体周围的上升流、背涡流及遮板以下区域的流场分布特征。结果表明:在不同来流流速条件下,遮板型开孔式正方体人工鱼礁在开口比为0.11时较其他开口比的礁体有更大高度的上升流、更大面积的背涡区及更大范围的顶部涡流,但开口比不会影响遮板以下缓流区域。在相同开口比、相同流速的条件下,遮板型开孔式正方体人工鱼礁能为底栖生物增殖创造更加适合的流场环境,同时能够更好地发挥鱼类增殖效果,开口比为0.11时的遮板型开孔式正方体人工鱼礁的效果最为显著。研究结果可为人工鱼礁的结构型式设计提供新的思路和参考。

关键词：正方体人工鱼礁流场特性遮板型开口比上升流背涡流

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人工鱼礁流场效应的模型实验

水产学报 2009年第2期33卷 229-236页

作者：刘洪生马翔章守宇于红兵黄华接上海海洋大学海洋科学学院中国科学院南海海洋研究所

针对正方体、金字塔及三棱柱人工鱼礁模型,选取3个不同工况6 m/s、9 m/s和12 m/s,通过风洞实验研究不同类型人工鱼礁单体和不同组合正方体模型的流场效应。结果表明,模型迎流面和背流面分别产生上升流和背涡流,其规模随来流速度的增大... 详细信息

针对正方体、金字塔及三棱柱人工鱼礁模型,选取3个不同工况6 m/s、9 m/s和12 m/s,通过风洞实验研究不同类型人工鱼礁单体和不同组合正方体模型的流场效应。结果表明,模型迎流面和背流面分别产生上升流和背涡流,其规模随来流速度的增大而增大;相同来流速度下,同种模型空心模型的上升流和背涡流规模较实心模型小,空心模型背涡流回流速度随模型空隙率增大而减小;不同模型z方向的湍流强度均大于x方向。对于组合模型,随着来流速度的增大,中心点流速均逐渐增大;一定来流速度下,当模型间距在1~1.5倍模型尺度时,流场变化最大;且模型平行组合比垂直组合产生的流场效应更大。

关键词：人工鱼礁流场模型上升流背涡流

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圆柱镂空型人工鱼礁波流水动力特性数值模拟

渔业现代化 2017年第2期44卷 30-37页

作者：蒋为赵云鹏毕春伟崔勇李娇大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室辽宁大连116024 中国水产科学研究院黄海水产研究所山东青岛266071

研究人工鱼礁在波流作用下的水动力特性,对于人工鱼礁的设计具有重要的意义。基于有限体积法,采用边界造波,利用自由表面捕捉法(VOF)捕捉自由水面,建立了可以分别模拟纯波、均匀流以及波流共同作用下人工鱼礁水动力特性的多功能三维数... 详细信息

研究人工鱼礁在波流作用下的水动力特性,对于人工鱼礁的设计具有重要的意义。基于有限体积法,采用边界造波,利用自由表面捕捉法(VOF)捕捉自由水面,建立了可以分别模拟纯波、均匀流以及波流共同作用下人工鱼礁水动力特性的多功能三维数值波流水槽。基于该数值模型对不同波流工况作用下圆柱型镂空人工鱼礁水动力特性进行数值模拟,并与物理模型试验结果进行比较。结果显示,人工鱼礁数值模拟受力与模型试验结果吻合良好,人工鱼礁所受的波流力最大值随着波高、周期和水流流速的增大而增大;人工鱼礁处于波流场波峰正下方时,背涡流的面积随着水流流速的增大而增大,随着波高、周期增大而减小。对单独均匀流作用、单独波浪作用和波流联合作用下人工鱼礁的水动力特性对比研究表明,人工鱼礁所受的最大波流力比最大波浪力、水流力都大,波流联合作用下的流场效应最显著,在礁体的后部形成了较大规模的漩涡结构。

关键词：人工鱼礁波流力背涡流三维数值波流水槽

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镂空型人工鱼礁流场效应的数值模拟研究

上海海洋大学学报 2015年第6期24卷 934-942页

作者：肖荣杨红上海海洋大学海洋科学学院上海201306

应用CFD软件对中空结构梯形台鱼礁和方型鱼礁在非定常流作用下的三维流场进行了数值模拟,揭示了两类鱼礁形成的上升流、背涡流的规模和强度,分析了单体鱼礁和组合鱼礁的流场差异。数值模拟结果表明：梯形台鱼礁上升流区最大速度约为来... 详细信息

应用CFD软件对中空结构梯形台鱼礁和方型鱼礁在非定常流作用下的三维流场进行了数值模拟,揭示了两类鱼礁形成的上升流、背涡流的规模和强度,分析了单体鱼礁和组合鱼礁的流场差异。数值模拟结果表明：梯形台鱼礁上升流区最大速度约为来流速度的0.58~0.67倍、上升流区平均速度约为来流速度的0.15~0.19倍、而上升流区的最大高度为礁体高度的2.12~2.49倍,背涡流区平均速度约为来流速度的0.35~0.36倍、背涡流区的最大宽度约为礁体宽度的1.40~1.61倍、组合鱼礁背涡流区的最大长度约为礁体高度的4.06~4.17倍;方型鱼礁上升流区最大速度约为来流速度的0.56~0.61倍、上升流区平均速度约为来流速度的0.15~0.17倍、而上升流区的最大高度为礁体高度的2.22~2.63倍,背涡流区平均速度约为来流速度的0.30~0.35倍、背涡流区的最大宽度约为礁体宽度的1.75~2.00倍、组合鱼礁背涡流区的最大长度约为礁体高度的3.90~4.06倍。从流场调控效果来看,在相同模拟工况下,选择方型鱼礁比梯形台鱼礁能够更好地发挥鱼礁的环境资源修复功能。

关键词：人工鱼礁数值模拟上升流背涡流

方形人工鱼礁通透性及其对礁体周围流场影响的数值实验

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上海海洋大学学报 2010年第6期19卷 836-840页

作者：李珺林军章守宇上海海洋大学海洋科学学院上海201306

基于考虑不同形状大小、组合规模的人工鱼礁投放于不同水域环境后形成的流态变化有较大差异,设计x、y、z三个方向不同通透方式的单个正方体人工鱼礁,采用LES(大涡模拟)紊流模式,对定常来流速度下人工鱼礁单体附近流场进行三维数值模拟,... 详细信息

基于考虑不同形状大小、组合规模的人工鱼礁投放于不同水域环境后形成的流态变化有较大差异,设计x、y、z三个方向不同通透方式的单个正方体人工鱼礁,采用LES(大涡模拟)紊流模式,对定常来流速度下人工鱼礁单体附近流场进行三维数值模拟,建立反映礁体结构的通透系数与礁体产生流场变化的关系。结果显示:上升流和背涡流的规模随通透系数增加而减小;来流方向上,礁体迎流面、背流面的通透系数变化对上升流和背涡流规模影响较为显著,而内部结构的变化则作用不明显,礁体上方与侧方的开口对上升流和背涡流的影响也不显著。迎流面通透系数变化是背涡流规模影响的主要因素。方形单礁缓流区体积随通透系数Tin增大呈线性减小,关系为Vx=-1241.8Tin+1206。通过该研究可在数值计算中通过通透系数与流场变化的关系,实现将复杂礁体简单化,有效地提高计算效率;为将小范围模拟扩大到群礁、甚至大海域的模拟,定量评估人工鱼礁的生态效应打下基础。

关键词：人工鱼礁三维数值模拟通透系数大涡模拟上升流背涡流