同济大学学报(自然科学版)

作者：匡翠萍，郑宇华，顾杰，韩雪健

单位：1.同济大学 土木工程学院，上海 200092;2.上海海洋大学 海洋生态与环境学院，上海 201306

关键词：鱼礁型潜堤,绕流,涡旋结构,粒子图像测速,湍流模型

基金：国家重点研发计划（2022YFC3106205）；国家自然科学基金（41776098，41976159）

为探究透水鱼礁型潜堤近区绕流结构的形态和水动力特性，通过水槽试验和数值模拟对均匀来流作用下单体鱼礁型潜堤近区绕流结构展开精细化研究。水槽试验采用粒子图像测速技术获得礁体内外的三维湍流特征，内部湍流在时均流场中呈现出横向对称的连续涡旋结构，揭示了鱼礁型潜堤表面的穿孔设计增强礁体内外水交换的流动机制。基于有限体积法建立了三维水槽数学模型，采用标准k-ε、重整化群k-ε、可实现k-ε和大涡模拟4种典型湍流模型模拟鱼礁型潜堤绕流流场，并根据试验结果评估各湍流模型的计算精度和效率。数值结果表明：大涡模拟方法对Navior-Stokes方程直接求解大涡的优势使其对礁体内部的流动分离现象预测最为精确，但模型计算效率最低；可实现k-ε模型对礁体结构内外的流速和涡旋分布的模拟基本反映了实测结果，且计算效率最高，是在计算能力有限时最适用于模拟透水鱼礁型潜堤的湍流模型。

来源：2023年第7期

《同济大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

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