一种测算人工鱼礁流场调控规模的方法

摘要

本发明属于测算技术领域，涉及一种人工鱼礁流场调控规模的测算方法，为了解决现有测算人工鱼礁流场调控规模的方法不能满足测算需要的问题，本发明提供了一种测算方法，该方法通过计算机辅助设计对人工鱼礁进行三维立体造型，把鱼礁单体或多鱼礁组合体设置于一个数值水槽内，对数值水槽进行三维网格剖分，把网格数据导入常用CFD软件，湍流模型选用大涡模拟法，数值模拟鱼礁投放后的流场变化，分析输出的计算结果，可得到不同类型鱼礁、水深、礁体组合等条件下，缓流区、上升流区等流场特征尺度的差异，本发明方法用于测算不同类型礁体和礁体组合在不同水深和流速下的流场调控规模，并为鱼礁单体设计及多礁组合方案的优化配置提供科学数据。

主权项

一种测算人工鱼礁流场调控规模的方法，包括：a、在计算机辅助设计软件Solidworks中建立人工鱼礁的三维模型，所述人工鱼礁的三维模型的构造和尺寸与实际礁体完全相同；b、设置一个三维数值水槽模型，所述三维数值水槽模型设有水流进口面、水流出口面、第一侧面、第二侧面、顶部及底部，将a步骤建立的人工鱼礁三维模型设置于一个三维数值水槽的底部，调整三维数值水槽模型的长度和宽度，使数值水槽水流进口与所述人工鱼礁的礁体迎流面的间距在25m及以上，数值水槽水流出口与所述人工鱼礁的礁体背流面的间距在75m及以上；c、对b步骤所述礁体及三维数值水槽进行属性设置：所述三维数值水槽模型的水流进口面设为速度进口，水槽的长为x轴方向，宽为y轴方向，深为z轴方向，水的流向为x轴方向，流速大小为礁区的实测平均流速，三维数值水槽模型的水流出口面设为速度出口；三维数值水槽模型的第一侧面及第二侧面选用对称边界，三维数值水槽模型的顶部选用对称界面或水气边界，三维数值水槽的底部选用固体边界，所述固体边界的糙率根据礁区底质粒径来设定；人工鱼礁的三维模型的表面设为固体边界，所述固体边界的糙率根据礁体材料和表面粗糙度来设定；d、剔除c步骤中三维数值水槽模型内的人工鱼礁的三维模型所在区域，得到三维数值水槽模型剩余部分，利用CFD软件的前处理软件对所述剩余部分进行网格划分，得到网格模型文件；e、利用CFD软件导入d步骤的网格模型文件进行并行数值计算，湍流模型选用大涡模拟法，将400s-500s之间每间隔10s的数据储存，得到的三维合成流速V，x、y、z三个方向上的流速分量Vx、Vy、Vz，以及单个网格体积(cellvolumn)计算结果以ASCII码形式导出；f、设计一个用于分析和统计e步骤计算结果的Fortran程序，统计x方向上速度绝对值小于0.8倍入流速度的区域体积作为缓流区体积；统计z方向上速度值大于0.1m/s的区域体积作为上升流区体积；从而得到缓流区体积和上升流区体积这两个测算鱼礁流场调控规模的主要指标。