收藏本站
《中国海洋大学》 2009年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

人工鱼礁水动力学与数值模拟研究

姜昭阳  
【摘要】: 人工鱼礁是指由一个或多个自然或人造物体组成,并有目的的设置于海底,用来改变海洋生物资源与环境,进而促进社会经济发展的人工设施,是海洋牧场工程建设的重要组成部分。与其他海洋结构物一样,人工鱼礁在海底受到水流等水文环境因素的作用,其流场效应和受力状况与其自身的水动力学性能密切相关。关于人工鱼礁水动力学性能的研究,人们在以往的研究中通常借助于传统的渔具力学理论和动力水槽实验等方法来进行研究,而这些方法往往会受到理论深度、流体属性、观测方法和精度、人力和物力等诸多方面的影响或限制,无法满足人们对人工鱼礁水动力学性能全面认识的需求。 本论文以不同人工鱼礁模型为研究对象,依据计算流体力学理论为基础,基于大型计算流体力学软件Fluent为平台,运用三维湍流模拟技术为研究手段,开展了人工鱼礁模型水动力学性能的数值模拟研究,得到了人工鱼礁模型各断面压力分布、流场效应和礁体的受力情况,揭示了人工鱼礁局部流场的流动结构;同时与动力水槽实验,特别是粒子图像测速(PIV)技术的实测结果进行对比分析,结果均比较吻合,使得两类方法得到了相互验证,并对各礁体模型所产生的流场效应作初步比较。由此说明,本论文所采用的数值模拟方法可以对人工鱼礁水动力学性能的预测,进而推广到实际的人工鱼礁水动力学性能研究中去,旨在为人工鱼礁流场理论的初步研究和设计的选型优化奠定理论基础,为我国日益蓬勃发展的人工鱼礁区规划和建设事业的全面发展提供科学参考。 首先,本论文建立了一套针对多孔立方体人工鱼礁模型的三维湍流流动数值模拟模型,对其水动力学性能进行了数值模拟,预测了模型礁体周围及其内部三维流动结构和基本流态,分析了压力和流速分布之间的关系,得到了人工鱼礁模型的受力值和流速值。计算结果与动力水槽实验数据进行比较,均比较吻合,受力和速度的计算值与测量值之间的相对误差都很小,分别在2.3 %~26.2 %和1.3 %~36.4 %之间。这说明,两种方法均能体现模型礁体在流速增加时,受力增加的趋势,且数值模拟结果基本符合模型礁体局部绕流流场的特征。 其次,以单孔立方体人工鱼礁模型为研究对象,在应用三维湍流流动模型进行非定常流动数值模拟的同时,利用PIV技术对横流中人工鱼礁绕流流场纵向断面处各局部的流动特性进行测量,清晰地了解到模型礁体的上升流区、尾流区、迎流区和内部旋涡的交替产生、发展和消亡的过程,并对主要旋涡运动的周期和影响范围做出了相应的分析。数值模拟结果与PIV实测和测力实验结果进行对比,结果较吻合,符合人工鱼礁模型局部流场的流动结构,及模型的受力情况。 再次,运用三维湍流数值模拟技术,对梯形台人工鱼礁模型在横流作用下的非定常流动进行了数值模拟,了解了梯形台模型礁体的流场效应,通过与PIV实测流场以及测力实验的结果进行比较,数值模拟结果与实验测量结果吻合较好,进一步表明本文的数值计算和性能预测均能达到一定的精度。并对三种礁体的上升流及影响范围等进行了比较。 最后,依据计算流体力学理论,运用三维湍流模拟技术,对人工鱼礁板块区内的流动进行数值模拟,得到了人工鱼礁区生态系统中单位板块区的流场分布情况,能够让人们直观地了解到人工鱼礁板块区所产生的流场效应,为研究人员提供人工鱼礁区规划和建设的科学参考。
【学位授予单位】:中国海洋大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:S953.1

手机知网App
【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 刘彦;赵云鹏;崔勇;董国海;;正方体人工鱼礁流场效应试验研究[J];海洋工程;2012年04期
2 张立斌;杨红生;;海洋生境修复和生物资源养护原理与技术研究进展及展望[J];生命科学;2012年09期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 张立斌;几种典型海域生境增养殖设施研制与应用[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2010年
2 张成兴;气幕防波堤试验与数值模拟研究[D];大连理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 刘思阳;气幕防波堤消波机理研究[D];大连理工大学;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孙鹤泉,康海贵;DPIV流场测试技术中的数据处理[J];大连理工大学学报;2000年03期
2 陈勇,于长清,张国胜,张硕;人工鱼礁的环境功能与集鱼效果[J];大连水产学院学报;2002年01期
3 张国胜,陈勇,张沛东,田涛,刘海映,许传才;中国海域建设海洋牧场的意义及可行性[J];大连水产学院学报;2003年02期
4 刘同渝;国内外人工鱼礁建设状况[J];渔业现代化;2003年02期
5 赵淑江,吴常文,梁冰,张树义;大海洋生态渔业理论与海洋渔业的持续发展[J];海洋开发与管理;2005年03期
6 吴子岳,孙满昌,汤威;十字型人工鱼礁礁体的水动力计算[J];海洋水产研究;2003年04期
7 洪惠馨,林利民;我国渔业问题与对策[J];集美大学学报(自然科学版);2002年01期
8 苏铭德,朱方林;二维非结构网格生成及自动加密技术[J];计算物理;1998年01期
9 周天孝,白文;CFD多块网格生成新进展[J];力学进展;1999年03期
10 武彤;当前渔业经济发展的主要矛盾及其对策[J];农村财政与财务;2003年03期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 金光;宋兴旺;王华;;高温烟气中水滴非等温蒸发的数值模拟研究[J];四川有色金属;2011年01期
2 赖伟;郑铁华;雷勇;;Morison方程中动水阻力项对桥梁桩柱地震反应的影响[J];四川建筑科学研究;2007年04期
3 许建柳;;复合墙体室内温度响应研究[J];四川建筑科学研究;2010年03期
4 王晓璐;黄大宇;;节能多孔砖墙体热工性能的数值计算及应用分析[J];四川建筑科学研究;2010年04期
5 周传辉;吴银光;陈华良;;双层皮玻璃幕墙风口的确定[J];四川建筑科学研究;2011年02期
6 陈威;张爱国;刘倩;戴青;;含湿多孔介质应用于建筑墙体的制冷性能分析[J];四川建筑科学研究;2011年06期
7 鲁嘉华;张志英;;地铁岛式站台火灾环境监测与控制[J];安徽大学学报(自然科学版);2009年01期
8 张伟;李纯厚;贾晓平;陈丕茂;方良;;不同材料人工鱼礁应用效果评价[J];安徽农业科学;2008年30期
9 陈文河;秦明双;卢伙胜;林军;;北部湾渔民转产转业的养殖潜力分析[J];安徽农业科学;2008年34期
10 陶峰;贾晓平;陈丕茂;李辉权;;广东省澄海莱芜拟建礁区建礁可行性研究[J];安徽农业科学;2009年18期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王利希;周健;Jimmy Tsang;潘乐燕;;汽车空调风道设计及验收方法[A];第七届中国CAE工程分析技术年会暨2011全国计算机辅助工程(CAE)技术与应用高级研讨会论文集[C];2011年
2 顾克江;;基于油气集中处理系统涡街流量计测量不确定度分析[A];江苏省计量测试学术论文集(2011)[C];2011年
3 徐成伟;;人工鱼礁水动力场水槽试验研究[A];中国河道治理与生态修复技术专刊[C];2009年
4 杨楠;董华军;;激光熔覆中金属粉末流的参数检测[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
5 栾卫涛;李永安;;空气-空气能量回收装置阻力性能的数值模拟研究[A];2011年全国冷冻冷藏行业与山东制冷空调行业年会暨绿色低碳新技术研讨会论文集[C];2011年
6 蔡明庆;刘学来;李永安;;直埋供热管道固定墩热桥能耗分析及节能措施[A];2011年全国冷冻冷藏行业与山东制冷空调行业年会暨绿色低碳新技术研讨会论文集[C];2011年
7 王沣浩;颜亮;冯琛琛;王新轲;;地源热泵岩土热响应测试影响因素分析[A];走中国创造之路——2011中国制冷学会学术年会论文集[C];2011年
8 陈爱强;杨昭;尹海蛟;张娜;;长圆柱形果蔬冷激处理过程传热特性分析[A];走中国创造之路——2011中国制冷学会学术年会论文集[C];2011年
9 崔帅;吴学红;苟秋平;吕彦力;朱兴旺;;球突翅片的传热与流动特性及等效热阻数值分析[A];走中国创造之路——2011中国制冷学会学术年会论文集[C];2011年
10 苟秋平;吴学红;吕彦力;朱兴旺;;半球突开缝翅片的优化设计及性能评价[A];走中国创造之路——2011中国制冷学会学术年会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李佳;载人潜器阻力性能的数值和试验预报及外形优化研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 穆勇;燃气轮机双燃料燃烧室流场及污染排放数值研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 邓锐;阻流板对双体船水动力性能影响的数值研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 王超;螺旋桨水动力性能、空泡及噪声性能的数值预报研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 王革;有壁面质量注入通道流体动力学典型问题分析[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 王忠义;船用燃气轮机排气引射装置性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 黄燕;碟形越浪式波能发电装置的水动力性能研究[D];中国海洋大学;2010年
8 王春林;旋流自吸泵设计及内部流动研究[D];江苏大学;2010年
9 付强;1000MW核电站离心式上充泵水力设计与结构可靠性研究[D];江苏大学;2010年
10 朱小林;胶粘物盘式热分散机理与能耗建模研究[D];华南理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王发辉;基于FLUENT的干法磁分离机理的数值模拟[D];河南理工大学;2010年
2 李连举;轴流式通风机气动噪声分布特性的数值研究[D];山东科技大学;2010年
3 胡海燕;等离子体喷涂射流的数值模拟[D];浙江理工大学;2010年
4 赵瑞;高速诱导轮离心泵的数值模拟与试验研究[D];浙江理工大学;2010年
5 姜逢章;蜂窝板传热元件的性能研究[D];郑州大学;2010年
6 谷骁勇;基于ANSYS的离心压缩机主要零件建模和受力分析[D];郑州大学;2010年
7 孟扬;浮子式波浪发电装置设计及其功率特性研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 马艳;导管螺旋桨的水动力性能分析与设计优化[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 韩芳明;船用换热式惯性滤清器物理场耦合计算[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 罗富强;扁管管壳式换热器数值模拟研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张伟;李纯厚;贾晓平;陈丕茂;方良;;不同材料人工鱼礁应用效果评价[J];安徽农业科学;2008年30期
2 杨淑岭;刘刚;丁增明;孙先凯;;浅海筏式刺参与鲍鱼混养技术[J];现代农业科技;2009年04期
3 周显青,牛翠娟,李庆芬;光照对水生动物行为的影响[J];动物学杂志;1999年02期
4 杨光煦;;气泡帷幕防震设计与计算[J];爆破;1990年02期
5 周森麟,葛福平,朱列伟,沈刚,张泓,周黎;复方牡蛎补钙剂的动物实验研究[J];中国医药学报;1998年06期
6 王家楣,郑晓伟,姜曼松;船舶吃水对微气泡减阻影响的水池试验研究[J];船舶工程;2004年06期
7 刘永丰;日本的虾夷扇贝养殖[J];水产科学;1983年01期
8 李永民,王向阳,刘义海;虾夷扇贝底播增殖技术[J];水产科学;2000年02期
9 尤仲杰;;不同放养密度对泥螺生长的影响[J];水产科学;2007年02期
10 周玮;孙俭;王俊杰;杜俊义;;我国海胆养殖现状及存在问题[J];水产科学;2008年03期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 晁敏;沈新强;;水域生态系统修复理论、技术的研究进展[A];可持续水产养殖——资源、环境、质量——2003水产科技论坛论文集[C];2003年
中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 王国玉;特种防波堤结构型式及水动力特性研究[D];大连理工大学;2005年
2 宋协法;网箱养殖配套设备的设计与试验研究[D];中国海洋大学;2006年
3 陈应华;大亚湾大辣甲南人工鱼礁区的生态效应分析[D];暨南大学;2009年
4 李雪临;波浪冲击过程的流场变化特性研究[D];大连理工大学;2009年
5 于宗赫;海州湾前三岛海域栉孔扇贝生态增养殖原理与关键技术[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2009年
6 许飞;小庙洪牡蛎礁巨蛎属牡蛎间生殖隔离研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2009年
7 纪婷婷;刺参(Apostichopus Japonicus)对温度变化的生态生理学响应机制[D];中国海洋大学;2009年
8 张立斌;几种典型海域生境增养殖设施研制与应用[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 刘顺梅;牡蛎壳土壤调理剂对北沙参生理生化影响的研究[D];中国海洋大学;2004年
2 崔恒;流体二维图像测速技术的研究[D];大连理工大学;2006年
3 李胜忠;基于FLUENT的二维数值波浪水槽研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
4 李凌;粘性流中水波与浮式结构物相互作用的数值模拟研究[D];上海交通大学;2007年
5 于沛民;人工藻礁的选型与藻类附着效果的初步研究[D];中国海洋大学;2007年
6 韩朋;基于VOF方法的不规则波阻尼消波研究[D];大连理工大学;2009年
7 李小霞;牡蛎壳粉在水果保鲜中的应用研究[D];福建农林大学;2009年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 张立斌;杨红生;;海洋生境修复和生物资源养护原理与技术研究进展及展望[J];生命科学;2012年09期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 封星;围油栏拦油数值实验平台及拦油失效研究[D];大连海事大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 林承刚;人工参礁重要结构参数的研究与效果比较[D];中国海洋大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张国胜,张沛东,陈勇,许传才,张硕;鲫幼鱼音响驯化的研究[J];大连水产学院学报;2002年01期
2 陈勇,于长清,张国胜,张硕;人工鱼礁的环境功能与集鱼效果[J];大连水产学院学报;2002年01期
3 桂福坤,王炜霞,张怀慧;网箱工程发展现状及展望[J];大连水产学院学报;2002年01期
4 陈勇,张沛东,张硕,郝福津;不同密度固定气泡幕对红鳍东方鲀的阻拦效果[J];大连水产学院学报;2002年03期
5 赵中堂;我国沿海海上人工鱼礁参礁的现状及其管理问题[J];海洋通报;1995年04期
6 肖洋,唐洪武;平面激光诱导荧光技术及其在紊流拟序结构研究中的应用[J];激光杂志;2003年02期
7 林长圣;近平板圆柱绕流的边界元分析[J];重庆建筑大学学报;2000年06期
8 唐洪武,肖洋,陈玛丽,王志良,高柱;声学多普勒流速仪自动测量和分析系统[J];计算机测量与控制;2003年09期
9 朱丕荣;世界渔业的发展与2010年前景展望[J];科技导报;1994年06期
10 盛森芝,徐月亭,袁辉靖;近十年来流动测量技术的新发展[J];力学与实践;2002年05期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 胡福祥;;日本的人工鱼礁[J];河北渔业;1980年01期
2 ;小型鱼礁起吊器[J];中国水产;1986年07期
3 朱志文;;人工鱼礁在国外更名[J];现代渔业信息;1990年09期
4 李庆怀;人工鱼礁 大有希望[J];海洋渔业;1994年05期
5 杨吝;地理信息系统辅助人工鱼礁地点选择[J];南方水产;2002年11期
6 杨吝;;《中国人工鱼礁的理论与实践》出版[J];现代渔业信息;2006年01期
7 陈思行;;人工鱼礁的发展与现状[J];中国水产;1984年09期
8 任为公;人工鱼礁设置技术浅说[J];中国水产;1985年11期
9 陈瑞海;;台湾建造人工鱼礁[J];现代渔业信息;1987年06期
10 陈秀玲;高玉坡;刘绍成;远全义;;浅海人工鱼礁建设势在必行[J];河北渔业;2008年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 潘定一;邓见;邵雪明;;沉浸边界法的改进及其在鱼游推进机理研究中的应用[A];第九届全国水动力学学术会议暨第二十二届全国水动力学研讨会论文集[C];2009年
2 吴子牛;;从计算流体力学分区问题看力学规律三要素[A];第十届全国计算流体力学会议论文集[C];2000年
3 刘振;曾爱武;;浮选柱内流体流动CFD模拟[A];第三届全国传质与分离工程学术会议论文集[C];2002年
4 于沛;;CFD软件的算例验证确认技术[A];计算流体力学研究进展——第十二届全国计算流体力学会议论文集[C];2004年
5 刘俊;;计算流体力学在城市规划设计中的应用[A];2005年全国博士生学术论坛(土木建筑学科)论文集[C];2005年
6 杨东祥;潘国昌;谢润兴;;计算流体力学在塔内件开发中的应用[A];2005年全国塔器及塔内件技术研讨会会议论文集[C];2005年
7 曹晓畅;张廷安;赵秋月;蒋孝丽;娄旭;;基于FLUENT软件的管式搅拌反应器流场的数值模拟[A];2008年全国冶金物理化学学术会议论文集[C];2008年
8 王星;王凡;;板锥网壳结构的数值风洞仿真分析[A];第七届全国工程结构安全防护学术会议论文集[C];2009年
9 侯中喜;易仕和;王承尧;;CFD软件中面向对象技术的应用与类层次结构[A];计算流体力学研究进展——第十一届全国计算流体力学会议论文集[C];2002年
10 曹平宽;;万亿次规模航空CFD并行算法技术初探[A];计算流体力学研究进展——第十二届全国计算流体力学会议论文集[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 陈楚荣;广东人工鱼礁建设成效凸显[N];中国渔业报;2008年
2 记者 陈翩翩;全省已建成人工鱼礁区10座[N];珠海特区报;2008年
3 实习生 梁丁 记者 孟瑞君;我省鼓励社会投资建生态型人工鱼礁[N];河北日报;2009年
4 记者 李庆石 通讯员 唐治宇 陈旭东;辽西海域人工鱼礁形成群落[N];中国海洋报;2009年
5 记者 李万东;2450个人工鱼礁陆续投海[N];辽宁日报;2009年
6 ;民进葫芦岛市委:人工鱼礁建设应纳入公益事业性用海[N];友报;2009年
7 象山记者站 陈光曙 丁华 孙建军 通讯员 张慧英;象山投放70座人工鱼礁[N];宁波日报;2010年
8 张正友 王晔;海州湾人工鱼礁增效明显[N];中国渔业报;2010年
9 YMG记者 孙淼 通讯员 孙文颖;5年投2000万建人工鱼礁[N];烟台日报;2010年
10 记者 麦彩霞;徐闻:我市人工鱼礁工程建设试点[N];湛江日报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 姜昭阳;人工鱼礁水动力学与数值模拟研究[D];中国海洋大学;2009年
2 张小军;格子法理论及其在计算流体力学中的应用研究[D];武汉理工大学;2003年
3 邹高万;船舶机舱火灾热流场特性研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
4 张楠;基于多孔介质模型的城市滨江大道风环境数值模拟研究[D];中南大学;2005年
5 武琛;颅内复杂动脉瘤的血流动力学模型及其临床应用研究[D];中国人民解放军军医进修学院;2009年
6 刘贯群;内蒙孪井灌区地下水数值模拟及土壤盐渍化预报[D];青岛海洋大学;2002年
7 林亚华;胸主动脉夹层的血液动力学研究[D];第二军医大学;2006年
8 赵治国;燃油喷雾与多孔介质的相互作用及其在内燃机中应用的数值模拟研究[D];大连理工大学;2007年
9 王芙昱;基于计算流体力学技术的个体化颅内动脉瘤的血流动力学模型与实验[D];中国人民解放军军医进修学院;2008年
10 刘艳臣;Carrousel氧化沟单沟脱氮优化条件及其控制策略研究[D];清华大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 胡磊;地板供冷-置换通风空调房间CFD数值模拟[D];南京理工大学;2005年
2 吴慧英;基于计算流体力学的循环预烧分解炉的三维流场数值模拟[D];昆明理工大学;2006年
3 王新岗;三自由度气浮台涡流力矩的研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
4 赵晓冬;新型纵流壳程换热器夹套式变截面导流筒数值模拟与结构优化[D];郑州大学;2005年
5 罗剑;翼型选择对轴流泵汽蚀抑制的研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
6 杜玉萍;进料分布器气液两相流场的CFD研究[D];天津大学;2005年
7 韦安磊;污水处理厂二次沉淀池模型研究[D];湖南大学;2006年
8 程林志;EFP431型电动燃油泵基础设计理论研究[D];武汉理工大学;2006年
9 孙玉春;立体传质塔板板上液相流场的三维模拟研究[D];河北工业大学;2005年
10 焦庆丰;顺丁橡胶凝聚釜混合行为研究[D];北京化工大学;2005年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026