波浪作用下人工魚(yú)礁水動(dòng)力特性的數(shù)值研究.pdf

1、近些年來(lái)，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(hù)意識(shí)也在日益增強(qiáng)，對(duì)海洋漁業(yè)資源的修復(fù)和保護(hù)越來(lái)越成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。各國(guó)在保護(hù)、增殖漁業(yè)資源和修復(fù)海洋生態(tài)環(huán)境的工作中，采取的一項(xiàng)重要措施是建設(shè)海洋牧場(chǎng)。在建設(shè)海洋牧場(chǎng)時(shí)，人工魚(yú)礁作為一種模擬自然礁石的人為構(gòu)造物被投放于海底，能夠保護(hù)魚(yú)類和增值產(chǎn)量，同時(shí)減小海岸的侵蝕。人工魚(yú)礁投放到海底后，將會(huì)受到波浪和水流的共同作用，同時(shí)也會(huì)對(duì)周圍的流場(chǎng)分布產(chǎn)生影響。人工魚(yú)礁通過(guò)帶來(lái)的流場(chǎng)效

2、應(yīng)實(shí)現(xiàn)其生態(tài)功能，而保證人工魚(yú)礁生態(tài)功能長(zhǎng)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(duì)人工魚(yú)礁的整體物理穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算校核，所以研究波浪作用下人工魚(yú)礁的水動(dòng)力特性是十分必要的。
　　目前國(guó)內(nèi)外對(duì)人工魚(yú)礁的研究主要集中于其生態(tài)效應(yīng)方面和水流作用下礁體周圍的流場(chǎng)分布情況，對(duì)人工魚(yú)礁在波浪作用下的水動(dòng)力特性的研究還相對(duì)較少。本文利用計(jì)算流體力學(xué)軟件FLUENT進(jìn)行數(shù)值模擬，基于有限體積法，采用推板造波形式，通過(guò)利用VOF方法求

3、解波面的方式建立了模擬人工魚(yú)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(yú)礁的受力情況，并與物理模型實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果顯示人工魚(yú)礁受力與波浪形態(tài)吻合良好，驗(yàn)證了數(shù)值模型的可行性。根據(jù)數(shù)值模擬的結(jié)果，對(duì)三角型人工魚(yú)礁周圍的流場(chǎng)分布進(jìn)行了定性的分析;通過(guò)分析數(shù)據(jù)擬合出波浪作用下單體三角型人工魚(yú)礁的水動(dòng)力系數(shù);數(shù)值模擬結(jié)果顯示在波浪作用下人工魚(yú)礁的周圍水域產(chǎn)生了較強(qiáng)的上升流和回流，礁體內(nèi)部產(chǎn)生

4、了明顯的渦旋結(jié)構(gòu)。研究結(jié)果為實(shí)際建設(shè)中礁體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化提供了科學(xué)的理論依據(jù)。
　　本論文的主要內(nèi)容包括五章:第一章簡(jiǎn)要介紹了課題研究背景、意義及目的，詳細(xì)介紹了人工魚(yú)礁水動(dòng)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(guān)數(shù)值模型，包括控制方程、數(shù)值計(jì)算方法和三維數(shù)值波浪水槽的建立，并驗(yàn)證了所建立的三維數(shù)值波浪水槽造波的準(zhǔn)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(duì)單體三角型人工魚(yú)礁的作用，通