近年来,随着国家对海洋事业的重视,海洋牧场的建设规模逐渐扩大。人工鱼礁作为海洋牧场建设重要组成部分,其作用发挥直接关系到海洋牧场建设的效果。流场效应是人工鱼礁作用发挥的主要评价标准。从现有研究来看,影响人工鱼礁流场效应因素众多,主要包括礁体自身形状结构以及所处的水流环境等,其中通过改变礁体的形状结构来提升人工鱼礁流场效应是最有效和直接的办法。因此,设计出流场效应更好的人工鱼礁成为了众多研究者们的目标。本文首先采用物理模型实验对数值模拟的结果进行了验证,然后采用数值模拟对八棱柱型人工鱼礁进行结构优化,主要讨论了两种单层侧板型人工鱼礁和两双层侧板型人工鱼礁。其主要结果如下:经过验证,数值模拟的流速和水槽实验的流速相差不大,两者之间误差较小,证明了本文数值模拟的准确性和可靠性。0°垂直迎流时,单下层侧板的A型礁上升流体积、背涡流体积、垂向输运通量等均优于单上层侧板的B型礁;且相对于B型礁,A型礁对水流阻挡作用更强烈,礁后漩涡运动更随机。0°垂直迎流时,侧板数量的增加（C型和D型）对于提升人工鱼礁流场效应作用明显,尤其是对上升流效应的提升;侧板阻流作用明显,迎流面投影面积和上升流体积之间相关性较好,与背涡流体积也具有一定的相关性。两种双层侧板型人工鱼礁中,上层垂直侧板的C型礁上升流效应、垂向水体输运通量均优于上层倾斜侧板的D型礁,背涡流效应次于D型礁;且相对于D型礁,C型礁对水流阻挡作用更大,礁后漩涡运动更具随机性。在不同迎流角度下,双层侧板型礁的阻流作用差异较大,C型和D型礁的上升流体积和背涡流体积与迎流面投影面积之间均无明显相关性。八棱柱型人工鱼礁由于其特殊的结构,不仅流场效应较好,且适用于较为复杂的海流环境。通过总结近年来人工鱼礁相关研究发现,不论是采用物理模型实验还是数值模拟方法,在研究人工鱼礁受力情况和流场效应时多采用单一密度流体。但是在实际海洋中,受温度、盐度以及淡水注入等多种因素影响,随着深度的增加,密度会发生变化,密度变化会对水流的运动产生影响。因此,本文利用数值模拟的方法,采用大涡模拟,利用用户自定义函数（UDF,User define function）实现温度的分层,并通过密度与温度之间的关系,实现密度分层,进而研究了混合分层情况下的人工鱼礁流场效应,并与均匀密度时人工鱼礁流场效应进行对比分析。主要结果如下:当跃层位置一定时,两种分层工况的上升流体积均大于均匀密度工况,工况2的背涡流体积小于均匀密度工况,工况3的背涡流体积大于均匀密度工况;跃层强度变化对于跃层处密度场影响较小。跃层强度一定时,不同跃层位置下人工鱼礁流场效应变化较大;随着跃层位置逐渐下移,上升流体积逐渐减小,背涡流体积逐渐增加;跃层位置越接近鱼礁,跃层密度受到扰动越大。跃层强度和位置变化对垂向通量影响较大,对流向输运通量影响较小。当跃层位置距离鱼礁最近时,受鱼礁和跃层的共同扰动,对水流影响最大,水体的近底层垂向输运通量明显大于其余工况。对比4种跃层工况和均匀密度工况,其相应流场效应指标的变化并不具有规律性,因此在研究分层对于鱼礁流场效应的影响时,根据所研究区域的具体密度分层情况进行相关研究,更有利于为层化海域人工鱼礁流场效应评价以及人工鱼礁的投放提供参考。