长方体框架型人工鱼礁的流场效应

谭赛飞; 王选志; 张美玲; 刘长根; 王爱民; 徐晓甫; 徐鹏

应用力学学报 ›› 2025, Vol. 42 ›› Issue (3) : 665 -676.

长方体框架型人工鱼礁的流场效应

谭赛飞, 王选志, 张美玲, 刘长根, 王爱民, 徐晓甫, 徐鹏

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摘要

长方体框架型人工鱼礁可以用来改变流场，为各种海洋生物提供有利的栖息环境，在海南岛近海等热带海域，还可为珊瑚的修复提供附着基底。利用声学多普勒流速仪(acoustic Doppler current, ADV)测量了长方体框架型人工鱼礁模型代表性测点的流速，进一步使用粒子图像测速技术(partide image velocimetry, PIV)测量了鱼礁模型周围的典型流场特征。基于RANS方程和RNG k-ε湍流模型，数值计算了单个长方体框架型人工鱼礁在不同来流速度及迎流角度下的水动力场，利用实验进行了验证。在此基础上，计算并分析了多礁体在不同布设方式下的流场效应。研究结果表明：在一定的范围内，单个礁体的上升流与背涡流体积随来流速度的增大而增大，迎流角度为45°布设时，流场效应最佳；鱼礁在纵向2.5倍礁长与横向1.5倍礁长的布设间距下流场效应最佳；多个礁体组成的礁群沿直线布设时，各排鱼礁前后交错布设拥有更大的上升流与背涡流体积，流场效应更佳。