浮游生物在海洋环境中的受力分析和数值模拟 刘赛赛.docVIP

中国工程热物理学会 传热传质学 学术会议论文 编号：143561 浮游生物在海洋环境中的受力分析和数值模拟 刘赛赛1,a；李艳1，b；梅宁1;焦思1 1. 中国海洋大学工程学院 青岛 266100 asaihaha@163.com，byanli@ 摘要： 海洋浮游生物扩散和迁移机理是工程科学、海洋生态学等相关领域具有挑战性的课题。本文对小型海洋浮游生物在不同的海洋流体条件下，扩散和迁移的机理进行了研究。首先，根据海洋浮游生物的外形特征，建立圆球模型。然后，将两相流理论应用于该模型的研究，建立数学模型和物理模型，分析小球在流体中的受力情况，找出各种力在该模型中的理论表达式，并对力学表达式进行量纲分析，比较其对小球运动影响的大小。根据力学分析，建立小球运动的控制方程。求解方程，找到小球的运动轨迹和速度变化情况。该结果对揭示小型海洋浮游生物在海水中质迁移的机理有重大的参考作用。 关键词：浮游生物；两相流；受力分析；数值模拟 The Force analysis and numerical simulation of marine plankton in ocean Saisai Liu1，Yan Li1，Ning Mei1,Si Jiao1 （1.College of Engineering, Ocean Univ. of China, Qingdao 266100) Abstract: The mechanism proliferation and migration of marine plankton is a challenging task in engineering science, marine ecology and other related areas. In this paper, we study the mechanism of proliferation and migration of marine plankton in different fluid conditions. Firstly, according to the shape characteristics of marine plankton, we establish the module of a sphere. Then, the two-phase flow theory is applied to establishing the mathematical and physical models. We analyze the forces of ball in the fluid and compare their impacts on the movement of ball. Thirdly, we establish control equation according to the mechanical analysis. At last, solving the equation to find the ball trajectory and speed changes. The results have significant references to research the mechanism of proliferation and migration of marine plankton in different fluid conditions. Key words: plankton; two-phase flow; force analysis; numerical simulation 0 前言 小型浮游生物50微米～1毫米体形细小、仅有微弱的游动能力受水流支配而移动的水生生物在海洋中常见于大多以群落出现的小型甲壳动物幼虫、硅藻和原生动物等。它们是较为典型的在近壁面区域由于物理或生物因素引发的扩散和迁移、极易附着于固体壁面并生成生物附着物，例如：船舶表面或船舶压载水舱表面、海水换热器以及海洋能装置表面等，对相关生产活动造成不良作用甚至使得工业装置失效。 海洋浮游生物浮游生物 （1-1） 2）广义阻力[6][7] （1-2） 上式中右端第一项是Stokes粘性阻力FD，第二项是附加质量力