表面形貌对底栖边界层流动的影响：对海洋幼虫输运和定居的启示
流体动力学
2025-05-30 v1
摘要
利用计算流体动力学耦合二维基于个体的幼虫模拟，研究了波浪驱动振荡流中基底形貌对珊瑚幼虫定居的影响。基底形貌通过在粗糙特征内生成涡旋来改变边界层流动，这些涡旋可被喷射到主流中，直接影响幼虫的输运和定居。与近期实验结果一致，发现毫米尺度的脊状形貌相比亚毫米特征高度能增加定居率。在此长度尺度下，脊间距与高度之比为10至20、间距超过30个珊瑚幼虫体长时，定居率最高。这些最优形貌在主流中产生高的平均垂直速度方差，表明幼虫向底栖表面的垂直运动主要由循环流结构驱动的被动输运主导。事实上，幼虫定居与平均垂直速度方差呈正相关，且具有复杂多尺度粗糙度的基底与简单矩形模型的定居结果在定量上相似。我们的发现揭示了如何通过表面特征设计基底，以在浅水珊瑚礁上方的自然流动条件下促进幼虫定居，而无需依赖生物信号和基底材料成分。
引用
@article{arxiv.2401.17216,
title = {The effect of surface topography on benthic boundary layer flow: implications for marine larval transport and settlement},
author = {Daniel Gysbers and Mark A. Levenstein and Gabriel Juarez},
journal= {arXiv preprint arXiv:2401.17216},
year = {2025}
}