人工鱼礁能起到修复海洋生态环境,养护海洋渔业资源的作用,在近岸海域得到广泛投放。一般情况下,鱼礁投放在较深海域,研究其流场效应时仅考虑潮流作用。但某些以生态修复为目的的人工鱼礁也被投放在较浅海域,距离海岸较近,水深较浅,波浪对人工鱼礁的流场效应会造成较大影响,如天津大神堂海域人工鱼礁建设区就位于水深较浅的渤海湾北部,连续三年对大神堂人工鱼礁区的现场监测发现,放置在海底的人工鱼礁礁体的泥沙沉积有逐年上升的趋势,对人工鱼礁的功能造成了损害。因此对研究波浪作用下人工鱼礁的流场效应及其局部冲刷对鱼礁的设计和运行安全具有重要的意义。本文基于Fluent软件建立了数值波浪水池,经验证后,对波浪作用下人工鱼礁附近的流场进行了数值模拟,提出利用鱼礁前后涡尺度作为衡量流场效应的方法,分析了不同波高、波周期以及不同鱼礁间距条件下人工鱼礁的流场效应。结果表明,波浪对人工鱼礁的流场效应具有明显的影响,当周期不变,波高从0.5m增大到0.9m,鱼礁周围的涡旋尺度增大了103%,涡的尺度L与鱼礁边长l的比值L/l由2.30增长到4.66;而波高不变,周期从3s增大到5s时,鱼礁周围的涡旋尺度增大了130%,L/l由2.30增长到5.32。当间距与波长的比在一定范围之内,两个鱼礁的涡的尺度均会增大,超过一定范围后,涡的尺度减小到与单一鱼礁相同条件下涡的尺度接近。基于Flow-3D软件,建立了可以用来模拟鱼礁局部冲刷的数值水池,利用人工鱼礁周围流场和圆柱体周围局部冲刷的实验结果来验证其在流场和局部冲刷方面的准确性。并对大神堂海域的两种不同开孔的人工鱼礁局部冲刷进行了数值模拟,比较了鱼礁的不同开孔大小和来流速度对鱼礁局部冲刷的影响。结果表明,大窗箱型鱼礁由于开孔较大,鱼礁前方形成的下降水流较弱,无法有效地掀起泥沙,因此冲刷深度较浅。而大小窗箱型鱼礁开孔较小,前方的下降水流较强,底部的涡旋较大,因此冲刷深度也较深。当来流速度介于0.3m/s~0.6m/s之间时,速度越大,达到平衡冲刷深度的时间越短,而冲刷深度基本不随来流速度变化;但当来流速度达到0.7m/s时,冲刷深度和速率都有所下降。