沉降对多孔方型人工鱼礁流场效应影响的数值模拟

礁体沉降作为人工鱼礁投放后普遍产生的现象,对人工鱼礁周围流场会产生影响。为研究多孔方型人工鱼礁不同沉降情况下流场效应的变化,采用计算流体动力学(Computational fluid dynamics,CFD)技术,利用Fluent软件模拟在固定来流流速为0.8 m/s时,5种不同沉降程度下单体鱼礁周围的流场情况。结果显示:与无沉降时(初始状态)相比,在沉降程度为20%时,上升流最大高度降低约1.0 m,最大上升流流速增大约0.015 m/s,侧向流速增大区域(大于来流速度)扩大至1.5倍左右,同时礁体背流面透水区域增大,背涡流区域沿水流方向移动约2 m,礁体周围流场情况一定程度上变得更加复杂;在沉降程度为40%时,上升流流速最大值与初始状态相比减少约为0.010 m/s,侧向流增大区域基本一致,此时礁体背流面透水区变化较大,有形成一个逆时针涡旋的趋势;当沉降程度达到60%时,礁体周围流场效应开始明显下降,上升流最大高度相较于初始状态降低约3.2 m,上升流最大流速降低约0.600 m/s,侧向流速增大区域与壁面间距缩短约0.4 m,背涡流区域有消失的迹象;在沉降程度达到80%时,礁体流场效应基本丧失。研究表明,对于多孔方型人工鱼礁,在沉降程度40%以内,人工鱼礁仍然能够发挥着较好的流场效应;礁体在沉降程度达到60%时,礁体周围流场复杂程度相较于初始状态有明显损失,之后随着沉降深度增加,礁体流场效应逐渐消失。     

双层十字翼型人工鱼礁流场效应的数值模拟

本文基于Ansys Fluent平台，采用湍流模型中的大涡模拟方法（large eddy simulation, LES）对双层十字翼型人工鱼礁四种子礁的流场效应进行了数值模拟，采用比混凝土体积法分析其背涡流体积、上升流体积、向上水体输运通量等流场效应数据，得到双层十字翼型鱼礁的最优礁体构造，以期为人工鱼礁的设计和选型提供科学依据。结果表明：双层十字翼型鱼礁加顶板对流场效应并无增益，上升流和背涡流相对体积变小；侧板结构对礁体的上升流和背涡流效应有明显的增益，上升流和背涡流相对体积逐渐变大，全侧板D型礁体的上升流和背涡流效应最强，上升流相对体积可达无侧板B型礁体的13.50~25.48倍，背涡流相对体积达1.40~1.61倍；向上水体输运通量约在一倍礁高处达到最大值，约在两倍礁高处降为最大值的1/2左右。迎流角度的改变，对D型礁体流场效应的影响无显著差异，表明本型礁体对自然海域的潮流流向有很好的适应性。     

不同高度混凝土模型礁上升流特性的定量研究

通过水槽模型试验,对6种不同高度混凝土人工鱼礁模型在来流速度为13．5、23．5、33．5cm／s条件下的上升流特性进行了研究,并对上升流规模进行了定量分析。结果表明：在3种来流速度下,6种混凝土模型礁最大上升流速度为来流速度的1／30～1／25;上升流的平均速度为0．04—0．34cm／s,上升流平均速度为最大上升流速度的1／13—1／4;上升流相对高度为礁高的1．5—2．8倍;上升流相对宽度为礁宽度的1．3～6．2倍;上升流相对面积为礁迎流面面积的2．7—6．3倍。     

方形人工鱼礁通透性及其对礁体周围流场影响的数值实验

基于考虑不同形状大小、组合规模的人工鱼礁投放于不同水域环境后形成的流态变化有较大差异,设计x、y、z三个方向不同通透方式的单个正方体人工鱼礁,采用LES(大涡模拟)紊流模式,对定常来流速度下人工鱼礁单体附近流场进行三维数值模拟,建立反映礁体结构的通透系数与礁体产生流场变化的关系。结果显示:上升流和背涡流的规模随通透系数增加而减小;来流方向上,礁体迎流面、背流面的通透系数变化对上升流和背涡流规模影响较为显著,而内部结构的变化则作用不明显,礁体上方与侧方的开口对上升流和背涡流的影响也不显著。迎流面通透系数变化是背涡流规模影响的主要因素。方形单礁缓流区体积随通透系数Tin增大呈线性减小,关系为V_x=-1241.8T_in+1206。通过该研究可在数值计算中通过通透系数与流场变化的关系,实现将复杂礁体简单化,有效地提高计算效率;为将小范围模拟扩大到群礁、甚至大海域的模拟,定量评估人工鱼礁的生态效应打下基础。     

许氏平鲉幼鱼在不同流场环境下的趋礁行为研究

为了分析岩礁性鱼类在不同人工鱼礁流场环境中的空间分布,以许氏平鮋Sebastes schlegelii幼鱼(体质量2.78 g±0.51 g)为研究对象,通过计算流体动力学方法(CFD),分别模拟并分析了立方体框架式鱼礁、圆柱型鱼礁、三角型框架式鱼礁和立方体实心礁在6种来流速度(0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 m/s)下的三维绕流流场,同时通过鱼类行为学实测分析,以礁体所影响的流速大小区域作为依据,观察分析了不同结构人工鱼礁流场效应对鱼类的诱集作用。结果表明:最大上升流高度、迎流区长度及侧流区宽度大小与来流速度大小不相关,迎流区域(Ⅱ区)、上升流区域(Ⅳ区)和侧流区域(Ⅴ区)不随来流速度的变化而改变;不同礁体对鱼类的诱集率随来流速度的变化而变化,框架礁对鱼的诱集率由63.06%减少到52.50%,圆柱礁诱集率由43.06%增加到59.44%,三角礁诱集率由39.17%增加到83.61%,实心礁诱集率由49.72%增加到70.28%,在高流速环境下鱼礁对幼鱼的集鱼效果显著提高,且不同礁体5个区域幼鱼平均分布率总体为背涡流区域(Ⅲ区)侧流区域(Ⅴ区)鱼礁内部区域(Ⅰ区)迎流区域(Ⅱ区)上升流区域(Ⅳ区)。研究表明,4种礁型中以内部结构较为复杂的三角型框架式鱼礁对试验鱼的诱集效果最好。     

框架型与沉箱型人工鱼礁绕流特性的数值模拟

为对框架型(正六面柱形罩式边长为2 m、高4 m)和沉箱型(方形空心开口式3 m×3 m)人工鱼礁模型绕流特性进行分析,采用Computational Fluid Dynamics(CFD)方法研究了礁体周围的流线分布变化及上升流和背涡流的流态变化情况。结果表明:在礁体内部,框架型礁体的涡旋在底部出现,沉箱型礁体的涡旋在底部及中部出现,且沉箱型礁体涡旋范围大于框架型礁体;框架型背涡区压强空间分布较为均匀,而沉箱型外侧左右两端有0.5倍礁宽的压强变化,背涡区压强空间分布不均匀;沉箱型礁体在0.5～1.0倍高度上升流区域流速增大。研究表明,相同工况下综合比较框架型产生的流场效应更优,能更好地发挥鱼礁的集鱼效果。     

铅直二维定常流中人工鱼礁流场效应的数值实验

以定常来流海域为例,利用数值实验方法,定量探讨了具有自由水面的海域中人工鱼礁单体对流场的影响。考虑嵊泗鱼礁投放区的流速、水深的调查结果,来流速度Uin、水深H分别取为0.7 m/s、20 m。在鱼礁为实心方体的情况下,在渔礁迎流面产生上升流背流面产生涡流;上升流域的规模、强度随着礁高增大而增大,而上升流面积的平均产量与边际产量随礁高先增后减,在礁高水深比r=0.1时上升流效应最佳;背涡流域的规模也随着礁高增大而增大,其面积的平均产量随礁高先增后减,在r=0.1时达到极值。     

铅直二维定常流中人工鱼礁流场效应的数值实验

以定常来流海域为例,利用数值实验方法,定量探讨了具有自由水面的海域中人工鱼礁单体对流场的影响。考虑嵊泗鱼礁投放区的流速、水深的调查结果,来流速度Uin、水深H分别取为0.7 m/s、20 m。在鱼礁为实心方体的情况下,在渔礁迎流面产生上升流背流面产生涡流;上升流域的规模、强度随着礁高增大而增大,而上升流面积的平均产量与边际产量随礁高先增后减,在礁高水深比r=0.1时上升流效应最佳;背涡流域的规模也随着礁高增大而增大,其面积的平均产量随礁高先增后减,在r=0.1时达到极值。     

不同高度混凝土模型礁背涡流特性的定量研究

在实验室条件下,于水槽中对6种混凝土人工鱼礁模型的背涡流特性进行了研究（来流速度为13．5、23．5、33．5cm／s）,并对背涡流规模进行了定量分析。结果表明：3种来流速度下,6种混凝土模型礁背涡流长度、高度、面积均随礁高的增加而增加,而其背涡流相对值均随礁高的增加呈下降趋势;6种混凝土模型礁其背涡流长度为礁高的2．02—3．73倍;背涡流高度为礁高的1．06—1．70倍;背涡流面积为礁迎流面面积的2．45～4．80倍。     

人工鱼礁开口比和迎流面形状对流场效应影响的双因素方差分析

采用基于计算流体动力学模型的方法对人工鱼礁流场效应进行数值模拟,选取单体人工鱼礁模拟近岸海域的鱼礁流场,对其附近流场进行三维数值模拟,在此基础上应用双因素方差分析法分析了人工鱼礁开口比和迎流面形状对流场效应的影响。结果表明：人工鱼礁开口比是鱼礁流场效应的主要影响因素,开口比越小,水流受鱼礁阻隔程度越大,礁前上升流流速越大,背涡流紊流区域越明显,背涡流区域就越长;鱼礁迎流面形状对流场效应的影响次之。     

方形人工鱼礁单体流场效应的PIV试验研究

采用粒子图像测速（PIV）二维流场测速技术和水槽模拟试验研究了人工鱼礁的流场效应,对单体开口比分别为0、0.04、0.16、0.25的人工鱼礁在来流流速分别为67、112、180 mm/s时产生的流场效应进行分析.结果表明：单体人工鱼礁流场效应中,开口比和来流流速均对流场效应产生影响,开口比越小,来流流速越大,流场中的上升流流速和背涡流面积就越大.研究表明,影响流场效应的主要因素是开口比,来流流速的影响程度次之.     

导流盘对循环水养殖池水动力特性的影响

为提高循环水养殖系统的集污自净化效能,设计了一种带导流盘的正八边形养殖池结构。建立了三维非定常流场数值计算模型,在验证计算方法有效性的基础上,研究了导流盘的几何参数和位置对流速分布、涡量强度、壁面剪切应力和水体混合均匀性等水动力特性影响。结果表明：在导流盘直径与养殖池宽度之比一定时,随着导流盘高度增加,流场中心涡柱呈先减小后增大趋势, 涡环数呈先减小再增加趋势,其形状从不规则逐渐发展成环状结构;在同一高度下,随着导流盘直径与养殖池宽度之比增大,涡柱呈先增大后减小趋势, 涡环的数量先增加后基本保持不变;导流盘安装在距池底20~40 mm,直径与养殖池宽度之比为0.05~0.08时,有助于增大养殖池底流口附近的速度梯度,减小养殖池壁面与水体的碰撞,提高涡流强度和水力混合均匀性;有利于形成颗粒物聚集和排出的水动力条件。     

Biological consequences of the 1975 el nino

The weak El Ni?o event of 1975 had a clearly defined effect on the biological productivity of the southeastern tropical Pacific. During February and March 1975, warm (27 degrees C) water of low salinity (33.5 parts per thousand) and low nutrient content extended south across the equator east of the Galápagos Islands, replacing the nutrient-rich water normally supplied by equatorial upwelling. Equatorial primary production was less than 0.2 gram of carbon per square meter per day, one-fifth of the normal value. At the maximum development of the 1975 event, the coastal region of Peru continued to have strong nearshore upwelling with primary production values greater than 2.5 grams of carbon per square meter per day, although the zone of high production was confined to a 250-kilometer-wide band, one-half its normal width. The biological effects of the 1975 event were short-lived; in April and May 1975 the equatorial region had begun to reestablish its normal levels of primary production.     

Zonal temperature-anomaly maps of Indian ocean surface waters: modern and ice-age patterns

Maps of sea surface temperature anomalies in the Indian Ocean in modern and ice-age times reveal striking changes in its surface circulation. During the last glacial maximum (18,000 years before the present), the Indian Ocean had colder average zonal surface temperatures, a cooler and less extensive Agulhas Current, a distinct eastern boundary current, and decreased upwelling and a weaker southwest monsoon in its northwestern region.     

朝阳燕山湖区风电厂风能资源评价

[目的]研究辽宁朝阳燕山湖区的风能资源情况。[方法]2006年4月实测风塔,历时1年,实测10、30、60m的风向和风速,详细计算和分析风能资源的各参数,评价朝阳燕山湖区的风能资源。[结果]燕山湖风电场塔高60、30、10m处的年平均风速订正后分别为4.7、4.2、3.8m/s,年、月平均风速随高度增高而增大。燕山湖风场以WSW风为主导风向,出现的频率为13%,其次为NW风,出现的频率为10%～12%,偏S风为主导能量风向。塔高60m处3m/s风速出现频率最高;塔高30、10m处2m/s风速出现频率最高。各梯度风速变化呈单峰型,均以10:00～20:00风速最大,4:00～8:00风速最小。实测塔高60m处的3～25m/s有效风力时数在5151h以上,年平均风能密度在140W/m2以上。[结论]燕山湖区风能资源较为丰富,适宜建设风电场,具有一定的开发利用价值。     

匀浆辊流浆箱中匀浆辊的波迹效应

匀浆辊流浆箱以转动的孔辊作为匀整元件 ,匀整浆料的流速 ,具有整流和分散纤维的作用 .该文主要讨论波迹效应对匀浆辊设计的影响 ;匀浆辊流浆箱的匀浆辊 (闸辊 )的波迹效应产生的纤维定向条纹 ,导致整流效果不良 ,最终引起涂布、压光中的纸病 ,影响印刷质量 .经分析 ,这种波迹效应引起的纤维定向条纹 ,不同于简单的定量条纹 ,改变匀浆辊的运行参数、几何参数并不能消除 .匀浆辊的转动 ,必然产生哪怕纵向上轻微的涡流 ,就不可避免产生定向问题 .因此 ,匀浆辊流浆箱只适用于中低速纸机 .