星体型人工鱼礁流场效应的数值模拟.pdf

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1、第28卷第19期农业工程学报V01．28No．192012年lO月Tr孤sactionsoftheChineseSocietyofAgricultur‘a1EngineeringOct．2012185星体型人工鱼礁流场效应的数值模拟郑延璇1，关长涛2※，宋协法1，梁振林3，崔勇2，李强1(1．中国海洋大学，海洋生物水环境工程实验室，青岛266003：2．中国水产科学研究院黄海水产研究所，青岛市海水鱼类种子工程与生物技术重点实验室，青岛266071；3．山东大学威海分校，渔业工程实验室，威海264209)摘要：人工鱼礁在海中不同的投放方式会产生不同的流场效应，

2、为了研究不同摆放方式下星体型人工鱼礁周围的流场分布，该文利用FLUENT软件，采用RNG肛s湍流模型，模拟了不同流速(0．3、0．5、0．8111／s)及摆设方式对星体型人工鱼礁流场的影响，并将数值模拟结果与其他研究方法的结果相比较。结果显示，FLIJENT数值模拟结果与其他数值模拟方法的结果基本相符，表明该数值模拟方法能较好的反映人工鱼礁周围上升流和背涡流特征。其中，组合鱼礁横向摆放时，最大上升流速度、上升流面积及上升流高度均随布设间距的增大而增大，背涡流面积随布设间距的增大而减小：纵向摆放时，当两礁体间距为1．5倍礁体尺寸时，上升流高度、上升流面积和两礁

3、体后背涡流面积达到最大值；两礁体间的背涡流面积随鱼礁间距的增大而增大。该研究可为人工鱼礁在海底的投放方式和投放间距提供理论参考。关键词：数值模拟，流场，计算流体力学，水产养殖，人工鱼礁doi：10．396刚．is妣．1002—6819．2012．19．025中图分类号：s96文献标志码：A文章编号：1002—6819(2012)一19—0185—09郑延璇，关长涛，宋协法，等．星体型人工鱼礁流场效应的数值模拟[J]．农业工程学报，2012，28(19)：185—193．ZhengYall)【uall，GuaIlCh觚舒ao，SongXiefa，eta1．Nu

4、mericalsimulationonnowfieldaroulldstaranificialreefs[J】．1'ransactionsoftheChineseSocie够ofA鲥cultumlEn百neering(1’mnsactionsoftheCSAE)，2012，28(19)：185—193．(inChinesewimEnglishabs仃∞t)O引言目前，人工鱼礁作为海洋牧场工程建设的重要组成部分，已经引起了人们的广泛关注。人工鱼礁是人为在海中投放的构造物，可为海洋生物提供一个良好的栖息、生长、繁育的场所。人工鱼礁投放到海域后会产生饵料效应和流场

5、效应，改变周围的海域环境。星体型人工鱼礁是20世纪80年代在中国投放使用的一种礁型，经过20多年的使用，发现星体型人工鱼礁结构稳定，附着生物效果显著且附着生物在礁体各个面上附着均匀，因此，星体型人工鱼礁可以作为海洋牧场建设的一种有效礁型。对于人工鱼礁流场效应的研究，日本走在世界的前列。日本学者Uekit、Naka删l阳和Hideshima对人收稿日期：2011．11．2l修订日期：2012．06．05基金项目：公益性行业(农业)科研专项(201003068)：中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金项目(2010．chb-01，2011一chb—01)。作

6、者简介：郑延璇(1986一)，女(汉族)，山东淄博人，中国海洋大学，博士生，研究方向为人工鱼礁与海洋牧场工程。青岛中国海洋大学，海洋生物水环境工程实验室，266003。Email：xu舭xu孤861220@163．com※通信作者：关长涛(1962一)，男，辽宁人，研究员，研究方向为设施渔业工程技术。青岛中国水产科学研究院黄海水产研究所，青岛市海水鱼类种子工程与生物技术重点实验室，26607l。Emil：g啪ct@ys衔．ac．cn工鱼礁着底冲击力和海底礁各种地形产生的涌升流进行了研究u。J。国内对于人工鱼礁流场效应的研究’主要为水槽和风洞试验，也有粒子图像

7、测速(particleimagevelocirnetw，PIV)试验和计算机数值模拟试验，但后面这2种试验比较少。张硕等通过水槽模型试验对6种混凝土人工鱼礁模型的上升流特性和背涡流特性进行了研究，并对上升流规模和背涡流规模进行了定量分析【4‘5J。刘洪生等利用风洞试验对正方体、金字塔及三棱柱人工鱼礁模型进行了流场效应的分析【6J。关长涛等利用粒子图像测速方法对复合M型和星体型人工鱼礁模型周围的流场进行了分析【7一。此外，还有部分学者利用计算机数值模拟的方法对人工鱼礁区流场特性进行研究[9-l11。崔勇等利用ANSYS软件对单体星型礁及不同布设间距的组合正方体

8、礁周围的流场进行数值模拟，证明了数值模拟能够反映人工