不同布设间距下方型人工鱼礁体的水动力特性数值研究

为研究方型人工鱼礁体水动力特性受礁体布设间距变化的影响,通过物模实验实测了开口比为0.3的方形开口双礁体在布设间距为1.0L、2.0L时周围特征点的流速及礁体受力,并利用Fluent软件模拟了双礁体在布设间距为0.5L、1.0L、2.0L、4.0L时的水动力场,通过分析得到了礁体上升流特性参数、阻力系数随布设间距的变化情况。研究结果表明:数值模拟结果与实验结果吻合较好,本文数值模拟方法是可行的;模拟工况下,随着布设间距的增加,双礁体产生的上升流区体积逐渐减小,阻力系数逐渐增大,流场效应较好的布设间距为0.5L、1.0L、2.0L。研究结果可为礁区布局方案的确定提供参考。     

不同布设间距下梯形台人工鱼礁体的水动力特性研究

为研究空心梯形台人工鱼礁体布设间距的变化对其水动力特性的影响,通过物模实验实测了开口比为0.1的梯形台人工鱼礁体在平行水流方向布设间距为1.0L、2.0L、3.0L(L为礁体的底边边长),前后共6个测点的流速及礁体受力。分析得到了双礁体的上升流规模、阻力系数在平行和垂直水流方向随布设间距变化的规律。采用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)方法模拟了双礁体分别在垂直水流方向布设间距为0.5L、1.0L、1.5L、2.0L,平行水流方向布设间距为0.5L、1.0L、2.0L、3.0L、4.0L时的水动力场。结果表明:本研究数模与物模相同工况下,即双礁体在平行水流方向布设间距1.0L、2.0L、3.0L时,数值模拟的流速值和阻力值与相应的实验结果吻合较好,说明数值模拟方法可行,结果可靠。数值模拟结果得到双礁体的上升流规模、阻力系数均与垂直水流方向布设间距成反比。当垂直水流方向布设间距为0.5L时,流场效应最佳;双礁体的上升流规模随平行水流方向布设间距成正比,前方礁体阻力系数变化幅度较小,后方礁体阻力系数逐渐增大;当平行水流方向布设间距为4.0L...     

人工鱼礁礁体模型阻力系数的实验研究

针对不同中心开口方式(圆孔、三角孔、方孔)的正方体人工鱼礁模型,通过风洞实验,定量探讨礁体的通透开口比、投影开口比与阻力系数之间的关系,测量模型礁体在不同角度迎流时的阻力系数。实验结果表明礁体阻力系数Cd随投影开口比γty的增加而呈下降趋势。当投影开口比γty相同且大于0.1时,阻力系数Cd随通透开口比γtt的增加而呈下降趋势。对于中心开孔方式人工鱼礁,阻力系数Cd计算公式为:Cd=-0.861γtt+0.145γty+1.268(R2=0.729,P<0.01)。回字型和正方体型人工鱼礁模型的实测值与理论公式计算值误差在8%以内,说明理论公式计算值是可靠的。在进行新礁体设计时,可以通过调整礁体开口尺寸,使礁体在满足集鱼、改善流场功效的同时,具有良好的水动力特性。     

圆筒型鱼礁体纵横布设间距下的水动力特性研究

应用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)软件数值计算了圆筒型人工鱼礁体在不同纵向和横向布设间距下的水动力特性,实测了圆筒型人工鱼礁体在纵向布设间距1.0L和2.0L (L为礁体长度)下的流场及受力特性,验证了物理模型实验中各个测点的流速值和阻力值,计算值与实验值吻合较好.研究...     

海上退役平台改作鱼礁体的稳定性及流场效应研究

海洋油气平台在达到作业寿命后必须进行废弃处置,将海上退役平台改作人工鱼礁投放,对优化渔业资源、促进海洋经济持续发展具有重要意义。基于平台拆卸结构,共制作了箱状、管状、柱状、网状4种典型鱼礁实物模型,通过室内模拟试验和数值模拟研究,分析了不同鱼礁类型单体的稳定性和流场效应。结果表明：开口率0.1至0.8的箱状礁的稳定性均能满足要求,但开口率高于0.6的箱状礁难以形成连续的背涡流区域,设计时应使开口率低于0.6;管状礁应选择堆叠放置方式投放,且堆叠层数与稳定性和流场造成能力均呈正相关,在设计时尽量提高管状礁的堆叠层数;柱状礁设计时应尽量降低其重心,并减小迎流投影面的中空面积投放;基于平台的钻井架、火炬臂、栈桥设计的3种网状礁,均满足礁体稳定条件,且均能形成大范围的背涡流区域,可作为人工鱼礁投放。研究成果为平台造礁礁体结构设计提供了理论依据与实践基础,对海上退役平台的废弃处置具有一定的参考价值。     

多孔方形鱼礁对水动力环境影响的试验研究

借助声学多普勒流速仪(ADV)测量了水槽中的中空有盖、无盖多孔方形人工鱼礁模型在0(°)及45(°)迎流方向时尾流场的流速分布与素动强度分布,并对鱼礁周边冲刷后的地形进行了精细测量,由试验资料分析可知:无盖鱼礁0(°)布置时,阻流垂向范围沿程增大,局部冲刷宽度、深度最小,且其对水流的阻减强度呈下强上弱的垂线分布,沿程阻...     

三亚湾海洋牧场人工鱼礁结构设计及稳定性分析

作者基于海南三亚湾海洋牧场海域的海况条件、渔业资源状况,根据波流动力学理论设计一种箱形鱼礁礁体以聚集鱼类,并对该礁体进行了稳定性计算。结果表明,该礁体在实际投放水深为–25 m、波高为8.45 m、流速为0.8 m/s时,礁体最大受力为27 422 N,滑动安全系数为1.55,滚动安全系数为2.49,满足礁体稳定条件,在研究海域不会发生漂移及倾覆,能为今后海南省人工鱼礁建设提供重要的理论依据。     

方型人工鱼礁水动力性能试验研究

人工鱼礁水动力性能的研究对于鱼礁的设计、礁区布局具有非常重要的意义。本研究设计2种方型人工鱼礁模型,在回流水槽中测量不同水流速度下的鱼礁阻力,并计算阻力系数(Cd)与雷诺数(Re)。结果表明:无盖礁体模型正面迎流时(θ=0(°)),当Re超过7.5×104时,Cd为1.64,其自动模型区域为Re>7.5×104;45(°)方向(θ=45(°))迎流时,当Re超过6.36×104时,Cd为1.3,其自动模型区域为Re>6.36×104。有盖礁体模型正面迎流时,当Re超过6×104时,Cd为1.69,其自动模型区域为Re>6×104;45(°)方向迎流时,当Re超过8.48×104时,Cd为1.43,其自动模型区域为Re>8.5×104。1种礁体模型在不同迎流方式下所受的阻力不同,45(°)方向迎流比正面迎流时的阻力大。在相同的迎流方式下,有盖礁体所受的阻力比无盖礁体大。     

人工鱼礁研究现状及未来展望

人工鱼礁是建设海洋牧场的重要技术手段,鱼礁投放后有助于改善沿海渔业生态环境、保护增殖渔业资源。近几十年,随着人工鱼礁建设事业规模的不断壮大,各国专家学者对人工鱼礁进行了多方面研究。作者在前人研究的基础上,从鱼礁材料、结构设计、流场效应和数值模拟、鱼礁监测技术、管理体制、生态效益调查评估、经济价值评价等多个角度,对人工鱼礁的研究现状进行详细论述,最后从物理稳定性、监测管理、价值评估等3个方面提出人工鱼礁未来研究与发展的方向,以期为中国大规模人工鱼礁建设的可持续发展提供一定的理论依据。     

Numerical Study on the Hydrodynamic Characteristics of Biofouled Full-Scale Net Cage

The effect of biofouling on the hydrodynamic characteristics of the net cage is of particular interest as biofouled nettings can significantly reduce flow of well-oxygenated water reaching the stocked fish. For computational efficiency, the porous-media fluid model is proposed to simulate flow through the biofouled plane net and full-scale net cage. The porous coefficients of the porous-media fluid model can be determined from the quadratic-function relationship between the hydrodynamic forces on a plane net and the flow velocity using the least squares method. In this study, drag forces on and flow fields around five plane nets with different levels of biofouling are calculated by use of the proposed model. The numerical results are compared with the experimental data of Swift et al. (2006) and the effectiveness of the numerical model is presented. On that basis, flow through full-scale net cages with the same level of biofouling as the tested plane nets are modeled. The flow fields inside and around biofouled net cages are analyzed and the drag force acting on a net cage is estimated by a control volume analysis method. According to the numerical results, empirical formulas of reduction in flow velocity and load on a net cage are derived as function of drag coefficient of the corresponding biofouled netting.     

不同形状和材料的鱼礁模型对短蛸诱集效果的初步研究

采用鱼类行为学方法,观测了短蛸(Octopus ocellatus)对同为PVC材质的3种形状的有孔和无孔模型礁以及对同为管状的3种不同材料的单体和叠加模型礁的行为反应,并对各组内模型礁的诱集效果进行了比较.实验结果表明:未投放模型礁条件下短蛸在水槽四角分布率较高,在鱼礁标志区分布率只有0.5%;PVC材质3种形状的模型礁放入后对短蛸的聚集率均在10%以上,其中内部空间最大的正方体模型礁聚集率最大,每种形状的模型礁中有孔模型礁聚集率高于无孔;3种不同材料的管状模型礁放入后诱集效果均较明显,其中陶瓷材质的管状模型礁效果最好,每种材料的模型礁中3单体叠加后的组合礁聚集率明显高于单体,其中叠加后的陶瓷模型礁对短蛸的聚集率达到39.3%;研究发现短蛸的领域行为对鱼礁模型的诱集效果影响较大.     

不同攻角下投弃式海流剖面仪流体动力特性研究

对投弃式海流剖面仪(eXpendable Current Profiler,XCP)不同攻角下流体动力特性进行数值模拟,分析了XCP探头流场压力分布与运动趋势的关系.研究了不同攻角下XCP探头阻力系数和升力系数的变化规律.研究表明,攻角能够明显改变流场的轴对称性.0°～10°攻角下,XCP探头阻力系数和升力系数随攻角增...     

不同倒角半径下方柱绕流的数值模拟及水动力特性研究

为了研究不同倒角半径对方柱绕流特性的影响,采用有限体积法,模拟了雷诺数Re为22 500、倒角半径为0.1D(D为方柱边长的长度)、0.2D和0.3D时方柱的绕流过程。方柱近壁面采用增强壁面函数,模型采用SST k–?湍流模型。根据模拟结果给出了不同倒角半径下方柱的流场涡量图以及阻力系数Cd和升力系数Cl;利用快速傅里叶变换法得到斯托罗哈数St。结果表明,倒角半径的增加改变了方柱的分离点,使得尾流区长度增加,旋涡尺度减小;Cd和Cl的振动幅值呈现先减小后增大的趋势,倒角半径为0.1D和0.2D时方柱受力较小,不存在倒角时方柱受力较大,倒角半径为0.3D时方柱受力最大;随着倒角半径的增加,柱体截面形式越接近圆形,斯托罗哈数逐渐增大,漩涡脱落频率更快。