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[期刊] 水产学报
[作者]
张硕上海海洋大学海洋科学学院 张世东 初文华 胡夫祥
为了研究六边形开口方形人工鱼礁阻力系数和侧向力系数与迎流角度、开口比之间的关系,利用水槽模型实验对4种开口比(γ_(ty) = 0.06、0.14、0.25、0.39)六边形开口方形人工鱼礁在4种迎流角度(θ = 0°、15°、30°、45°)下的阻力和侧向力进行测定,并计算其阻力系数和侧向力系数。结果显示,六边形开口方形礁体模型阻力F_(x)(30°) > F_(x)(45°) > F_(x)(15°) > F_(x)(0°),侧向力F_(y)(30°) > F_(y)(15°) > F_(y)(45°) > F_(y)(0°);礁体模型阻力F_(x)(30°)是F_(x)(0°)的1.28 ~ 1.72倍,侧向力F_(y)(30°)是F_(y)(0°)的2.8 ~ 11.1倍。迎流角度对礁体模型的阻力以及侧向力可产生较大影响。4种开口比和4种迎流角度下,礁体模型阻力系数C_(D)变化范围为0.98 ~ 1.53。阻力系数C_(D)(30°) > C_(D)(15°) > C_(D)(45°) > C_(D)(0°),阻力系数C_(D)(30°)与C_(D)(0°)相比最大可达1.26倍;4种开口比和4种迎流角度下,礁体模型侧向力系数C_(L)变化范围为0.001 ~ 0.210。侧向力系数C_(L)(30°) > C_(L)(15°) > C_(L)(45°) > C_(L)(0°),侧向力系数C_(L)(30°)与C_(L)(0°)相比最大可达3.5倍。当θ = 30°时,不能忽视侧向力对礁体模型的作用力。
关键词:
人工鱼礁 开口比 迎流角度 水槽模型实验
[期刊] 中国水产科学
[作者]
张硕 张世东 胡夫祥 初文华 黄成裕 刘斐凡 张秋驰
为了对4种不同开口大小的六边形开口方形人工鱼礁在4种迎流角度下数值模拟和水槽模型试验的阻力系数进行对比验证,分别利用水槽模型和数值模拟试验方法对4种不同开口比(γ_(ty) =0.0625, 0.14, 0.25, 0.39)六边形开口方形人工鱼礁在4种迎流角度(θ = 0°, 15°, 30°, 45°)状态下的阻力进行测定,并计算两种方法的阻力系数。结果表明: 1) 在数值模拟和水槽模型试验中,人工鱼礁模型阻力均随着开口比的增大而减小;礁体迎流角度的变化可改变礁体阻力,且在4种迎流角度下,人工鱼礁阻力在θ = 30°时最大。2) 人工鱼礁数值模拟与水槽模型试验中,当θ =15°、30°、45°时,阻力系数均随着开口比的增加而增加,具有明显的线性关系,且阻力系数在迎流角度θ = 30°时最大。3) 数值模拟与模型试验阻力的相对误差在0.12%~17.18%,平均误差7.43%;礁体阻力系数的相对误差在0.03%~14.64%,平均误差5.26%。阻力及阻力系数误差均在20%以下。水槽模型试验与数值模拟阻力和阻力系数相关系数R分别为0.99和0.80,P<0.001,具有极强的相关性。因此,利用数值模拟精细化研究人工鱼礁水动力性能是可行的。
[期刊] 水产学报
[作者]
刘洪生 马翔 章守宇 于红兵 黄华接
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
[期刊] 长江流域资源与环境
[作者]
韩林峰 王平义 刘晓菲
受三峡蓄水的影响,长江中下游水文生态系统发生明显变化,导致四大家鱼产卵适宜度下降以及像中华鲟这类生殖洄游性鱼类鱼卵孵化率降低。建设人工鱼礁是缓解长江渔业资源衰退、保护长江物种多样性、保持长江渔业可持续发展的一项重要措施。基于水槽模型实验,以透空正六面体型人工鱼礁为研究对象,将鱼礁块体与护岸相结合铺设在河道岸坡上,构成鱼礁型生态护岸。通过对鱼礁型护岸周围水面线及水流流速等水力特性进行测量分析,得到了鱼礁型护岸的鱼类产卵场水力因子。结果表明:在长江中下游河道两岸铺设透空型人工鱼礁其周围水流流速可维持在0.84~1 m/s之间,处于四大家鱼产卵繁殖最适宜的流速范围内;且由于鱼礁的存在,使岸坡附近水流...
[期刊] 上海海洋大学学报
[作者]
李珺 林军 章守宇
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=...
[期刊] 海洋渔业
[作者]
李磊 陈栋 彭建新 张建明 王磊 陈帅 全为民 蒋玫 姜亚洲
为研究箱体礁(M1型)、三角形礁(M2型)、框架礁(M3型) 3种不同构造的人工鱼礁对黑棘鲷(Sparus macrocephlus)的诱集效果,通过室内模拟试验观察了不同人工鱼礁模型对黑棘鲷的活动和分布影响。结果表明:未放置人工鱼礁模型时,黑棘鲷随机分布于各试验区域;放置的3种人工鱼礁模型对黑棘鲷均具有一定的诱集效果,其中以有效空间最大、遮蔽效果最好的M1型人工鱼礁模型对黑棘鲷的诱集效果最佳; M2、M3型人工鱼礁模型对黑棘鲷的诱集效果随着礁体模型有效空间、遮蔽效果的减弱而逐渐降低,但数值分析结果表明,3种人工鱼礁模型对黑棘鲷的诱集效果之间不存在显著性差异(P> 0. 05)。3种鱼礁对黑棘鲷的诱集效果差异可能由礁体模型的构造差异和黑棘鲷的习性共同决定。
关键词:
人工鱼礁 黑棘鲷 诱集效果
[期刊] 水产学报
[作者]
刘鸿雁 吕洪斌 张沛东 李文涛 张秀梅
为了探究大型海藻和人工鱼礁对鱼类的诱集作用,依据崂山湾人工鱼礁区游泳动物和大型海藻调查结果,以海黍子、孔石莼、带形蜈蚣藻、石花菜和小珊瑚藻5种优势藻类,许氏平鲉和大泷六线鱼2种优势鱼类以及人工鱼礁模型为研究对象,于室内实验水槽观察了许氏平鲉和大泷六线鱼幼鱼在海藻和模型礁中的行为反应和分布。结果显示,水槽中未投放模型礁和海藻时,实验鱼密集出现在水槽边缘区(A9),分布率分别为75.71%±7.79%和73.63%±4.41%。放入模型礁和海藻丛后,许氏平鲉和大泷六线鱼出现短暂的排斥反应,然后迅速聚集其中;2
[期刊] 水产学报
[作者]
周艳波 蔡文贵 陈海刚 陈丕茂 吕国敏 贾晓平
为了解不同人工鱼礁的集鱼效果,在试验水槽内观察了深圳杨梅坑人工鱼礁区实际投放的10种礁体模型对黑鲷的诱集效果。结果表明,未投放礁体模型时,试验鱼在距离水槽中心40~70 cm的区域出现频次最高,且在试验水槽中分布较为分散。分别将10种礁体模型放入水槽后,对有礁及无礁时试验鱼随距离出现的频次进行曲线趋势回归显示,1-8号礁体模型试验中试验鱼出现频次最大的区域为距离水槽中心20~50 cm,而9号和10号礁为体试验鱼出现频次最大的区域则为距离水槽中心10~40 cm,分别比对照组试验鱼最大出现频次区域向中心点近移了20 cm和30 cm,说明10种礁体模型对试验鱼均有一定的诱集效果。对试验结果做模...
关键词:
黑鲷 鱼礁模型 集鱼效果 深圳杨梅坑
[期刊] 海洋渔业
[作者]
郭聪聪 杨訸晴 胡慧琴 张勤旭 张明亮 李金金
为探究大连小窑湾海域人工鱼礁布设后对周围海域水动力特性及水体交换能力的影响,基于非结构化三角形网格的MIKE3河口与海岸模型,对大连小窑湾海域进行数值模拟,模拟结果与实测数据吻合良好,说明构建的模型合理可靠。研究表明:①鱼礁布设后,位于鱼礁布设点上的测点因水深减小流速增加,远离礁区海域测点的流速变化较小,鱼礁区迎流面海域出现上升流,背流面出现下降流,底层海域的上升流效应较表层海域显著;②人工鱼礁的投放会引起局部流场发生变化,受鱼礁堆阻流作用影响鱼礁堆迎流面、背流面海域流速减小,主流轴两侧流速增加,鱼礁堆附近海域的流速呈缓急相间分布;③人工鱼礁投放后,小窑湾湾顶、湾中的水体半交换期缩短,湾口附近海域水体交换能力变化较小,小窑湾整体海域水体交换率略有增加。本研究为人工鱼礁合理布局以及规范工程建设提供理论指导。
[期刊] 水产学报
[作者]
张硕 顾君 高世科 王诺
为了研究不同结构人工鱼礁模型在不同因素(底质粒径、含水率、加载质量、开口比、开口形状和位置)下的最大静摩擦系数,及在不同影响因素作用下最大静摩擦系数和礁体所能承受的坡度范围。本研究利用物理模型实验对10种不同结构的人工鱼礁模型最大静摩擦系数进行测定,结果显示:①最大静摩擦系数与底质粒径成极显著负相关关系(R=-0.5708),底质为粉砂黏土时,最大静摩擦系数随含水率的增加先增大后减小;②随礁体加载质量的增加,最大静摩擦系数总体上呈现减小趋势;③礁体最大静摩擦系数与礁体自身的开口比显著相关,与压强(加载质量/底面积)、开口位置不具有显著的负相关关系(R=-0.26);④相同条件下,加载质量为礁体自身重量的2~3倍时,可以承受最大的坡度。研究表明,礁体自身特征(开口比、开口形状)对最大静摩擦因素的影响超过外部因素(粒径、含水率、加载质量)。因此,在进行人工鱼礁区选址时,应综合考虑礁体开口,底质条件等相关因素,同时尽可能科学合理的设计人工鱼礁。本研究从力学角度为科学合理地设计人工鱼礁及安全有效地开展人工鱼礁建设提供参考。
[期刊] 海洋渔业
[作者]
岳英洁 贺志鹏 冷星 于冬
为探究人工鱼礁建设对周边海域潮流场和水交换产生的影响,基于Mike21 HD潮流模型,对莱州湾芙蓉岛西侧人工鱼礁建设前后周边海域潮流场和水交换变化情况进行了数值模拟研究。结果表明,相较于鱼礁建设前,涨急时,从平面分布上,鱼礁区东西向流速呈增加趋势,南北向流速呈递减趋势;从垂向分布上,流速变化:底层>中层>表层,底层流速最大增加量8.6 cm·s~(-1)、最大减小量4.3 cm·s~(-1),增加量大于1 cm·s~(-1)的区域与鱼礁区最远距离为303 m,减小量大于1 cm·s~(-1)的区域距鱼礁区最远距离为574 m。落急时,平面流速变化趋势与涨急时基本一致;垂向分布上,底层流速最大增加量7.9 cm·s~(-1),最大减小量3.6 cm·s~(-1),增加量大于1 cm·s~(-1)的区域与鱼礁区最远距离为271 m,减小量大于1 cm·s~(-1)的区域与鱼礁区最远距离为333 m。鱼礁建设后周边海域水交换率增加约0.1%。人工鱼礁投放后,只改变了礁区局部海域的水动力环境,对湾内其他海域没有影响。
[期刊] 上海海洋大学学报
[作者]
肖荣 杨红
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...
关键词:
人工鱼礁 数值模拟 上升流 背涡流
[期刊] 水产学报
[作者]
章守宇 肖云松 林军 周曦杰 郭禹
我国人工鱼礁建设呈规模大型化和结构多样化的发展趋势,并开始向深水区域拓展。本研究采用静态堆积实验,类比研究了我国近海框架型鱼礁单体与HUT型鱼礁单体在堆积建设单位鱼礁时的成堆效果与堆积表现。从鱼礁单体结构形态的角度,分别比较了两种单体模型在成堆过程中的空方增长率、空方体积比及其高度贡献率随单体数量的变化。结果显示:①在相同的单体使用量下,框架型单体鱼礁的空方增长率高于HUT型单体,形成单位鱼礁的规模和底面积相对较大,适用于海流较缓、水深较浅的海域;HUT型单体形成单位鱼礁的空方体积比框架型鱼礁高,形成单位鱼礁形态较为高耸且透空、透水性较好,适用于水深相对较大的海域。②从单体对单位鱼礁高度的贡献率角度考量,同时使得两种单体特性的差异充分展现,建议使用框架型单体进行单位鱼礁建设,堆积数量应超过28个,选用HUT型鱼礁单体时,堆积数量则应超过40个。
[期刊] 中国水产科学
[作者]
刘洪生 马翔 章守宇 林军 于红兵 黄华接
人工鱼礁增殖渔业资源的生态效益一定程度上取决于其产生的流场效应,因此流场效应的研究是人工鱼礁生态效益研究的关键。数值计算是研究人工鱼礁流场效应的新方法,但其可行性和准确度还没有得到广泛验证。本研究针对正方体、三棱柱及金字塔型人工鱼礁实体模型,根据流动相似性原理设定相对应的来流速度,分别利用风洞实验和数值模拟研究了人工鱼礁周围的流场,选择具有代表性测点的水平和垂直方向流速,无量纲化后进行对比。研究表明,两实验测点流速平均误差约8%,大多数测点的u*(x方向无量纲流速)差别甚微,且变化趋势基本相同,从而验证了数值计算模拟人工鱼礁流场的可行性和准确性。
关键词:
人工鱼礁 流场 风洞实验 数值模拟 验证
[期刊] 中国水产科学
[作者]
郭禹 章守宇 林军
流场效应是人工鱼礁发挥其生态效应的基础,流场效应强弱受单位鱼礁规模影响,同时是衡量人工鱼礁建设模式优劣与规划人工鱼礁建设模式的重要参考因素,流场体积是表征流场效应强弱的重要指标。本研究基于数值实验方法,分析米字型人工鱼礁在4种布设模式下28种单位鱼礁规模的流场体积变化规律,并建立上升流、背涡流流场体积与人工鱼礁建设规模指标的多元非线性模型。结果表明,单位鱼礁建设一级指标投放量(T_a)、布设间距(L_d)及目标速度比(R_u)与上升流体积分别呈线性、三次函数及幂函数关系,建立上升流体积回归模型为V_u=T_a×(0.002L_r~2-0.055L_r-2.429V_R×R_u+0.011R_u~(-1.833)+0.227L_d+0.437),回归拟合R~2为0.957,相对误差为18.61%。与背涡流体积分别呈幂函数、三次函数及指数函数关系;结合单位鱼礁建设二级指标相对边长(L_r)、容积率(V_R),背涡流体积回归模型为V_b=R_u×(-0.543L_r~2+2.388L_r)–51.779V_R~2+75.045V_R+1.449×10~(-4)T_a×e~(12.049 Ru)+1.620L_d×T_a,回归拟合R~2为0.938,相对误差为10.09%。该流场体积回归模型可用于规划指导均匀布设模式的人工鱼礁建设,为"减量增质提效"的人工鱼礁建设策略提供参考。
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