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不同侧板结构对八棱柱型人工鱼礁流场效应影响的研究

2021-10-13分类号:S953.1

【作者】戚福清  林军  张清雨  
【部门】上海海洋大学海洋生态与环境学院  上海海洋大学海洋牧场工程技术研究中心  
【摘要】为了解侧板结构对八棱柱型人工鱼礁流场效应的影响,本文基于计算流体力学方法(Computational fluid dynamics, CFD),利用大涡模拟(LES)对四种不同侧板结构的八棱柱型人工鱼礁周围流场的变化进行数值模拟,并以上升流体积、背涡流体积和向上输运通量等为流场效应指标进行了分析。同时利用水槽实验对数值模型进行验证。结果显示:水槽实验流速与两种尺寸数值模拟流速的均方根误差最大不超过0.065。0°垂直迎流时,两种来流速度下,A型礁上升流体积和背涡流体积最大分别较B型礁高35.6%和193.5%;C型礁的上升流体积和背涡流体积最大较A型礁高244.1%和115.8%,D型礁体的上升流体积和背涡流体积最大较A型礁高80.1%和88.8%;C型和D型礁的向上输运通量均大于A型礁,且C型礁最大向上输运通量是D型礁的1.29倍。在四种角度下,C型礁和D型礁的上升流体积和背涡流体积在四种角度下差异显著(P<0.05),且迎流面投影面积和上升流体积和背涡流体积之间相关系数较小。研究结果表明,本文所采用的数值模拟性准确可靠;侧板数量增加对于提升八棱柱型人工鱼礁流场效应尤其是上升流效应作用明显;两种双层侧板八棱柱型人工鱼礁中,C型礁的上升流效应和向上输运通量优于D型礁,而背涡流效应略次于D型礁;由于礁体特殊的对称结构,八棱柱型人工鱼礁能适应较为复杂的海流环境。本研究结果可为鱼礁单体的优化设计以及大尺度海洋数值模型中阻力参数设定提供参考依据。
【关键词】八棱柱型人工鱼礁  流场效应  PIV实验  数值模拟
【基金】国家重点研发计划资助(2019YFD0901302)
【所属期刊栏目】水产学报
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