[发明专利]一种近岸岛礁型人工鱼礁群流场仿真建模的方法

摘要

本发明提出一种近岸岛礁型人工鱼礁群流场仿真建模的方法，该方法通过平面插值对海底地形进行网格化，通过SolidWorks软件构建复杂海底起伏地形，作为一数值水槽的底面，构建海平面后得到一个三维立体数值水槽，并通过岛屿形状的建模在此水槽中抠除岛屿陆地部分；在GAMBIT软件中导入上述包含岛屿及人工鱼礁区范围的数值水槽，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上述数值水槽内，通过平面插值得出鱼礁位置及其所处水深，在数值水槽底部抠除人工鱼礁固体部分，经过合并后在GAMBIT中对上述数值水槽进行面网格剖分，把面网格数据导入Tgrid软件进行体网格划分，体网格数据导入CFD软件即可进行仿真模拟计算。

主权项

一种近岸岛礁型人工鱼礁群流场仿真建模的方法，其特征在于，包括以下步骤：a、划定需要进行建模的矩形目标海域，目标海域离开边界距离500m以上，矩形的长边平行于当地潮流主流轴方向，矩形的宽边垂直于当地潮流主流轴方向，对矩形进行网格化，长、宽边的水平网格分辨率相同，划分为m×n节点，m≥n，以实际海域的水深和岛屿高程为依据，利用MATLAB软件的插值函数内插得到m×n节点处的水深或岛屿高程，按顺序输出n个*.sldcrv文件，文件中含m行数据，每行3列，包括有东西向的x坐标，南北向的y坐标，以及垂向的z坐标，z坐标尺度对应水深或高程值，为便于后续建模中的视觉判定，将水深或高程值扩大10倍；b、在计算机辅助设计软件Solidworks中按顺序导入a步骤中所生成的n个*.sldcrv文件，得到n条垂向起伏的等间距线段，逐条连接这n条线段，使其产生一个底面，判断地形的起伏及岛屿分布是否与实际海域相同，拉伸这个底面至当地平均海面高程，得到一个地形起伏、包含岛礁岸线、海面水平的大型数值水槽，通过岛屿形状的建模在该数值水槽中抠除岛屿陆地部分，或者直接根据实际高程使岛屿部分不参与计算，并缩短z坐标尺度为a步骤中的1/10，使z坐标尺度与实际海域相符，导出数值水槽模型文件；c、利用CFD软件的前处理软件导入b步骤中所导出的数值水槽模型文件，所述CFD软件的前处理软件优选Gambit和Tgrid；d、在Gambit中生成面网格的基础上，利用Tgrid软件生成用于未投礁海域流场仿真计算的四面体网格；e、在计算机辅助设计软件Solidworks中建立人工鱼礁三维模型，所述人工鱼礁三维模型的构造及尺寸与实际礁体完全相同；f、在MATLAB软件中用插值函数内插得到鱼礁投放水域的实际水深，输出每个鱼礁单体对应的x，y，z坐标值，利用Gambit在c步骤所建数值水槽基础上导入e步骤中的人工鱼礁三维模型，将鱼礁单体根据上述坐标移动到位；g、剔除f步骤中需在三维数值水槽模型内设置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剩余部分进行网格划分，得到网格模型文件；在Gambit中重新生成面网格的基础上，利用Tgrid软件生成最后用于投礁后流场仿真计算的四面体网格。