检索结果-内蒙古大学图书馆

力学学报 2024年第9期56卷 2762-2774页

作者：潘柳羊初文华闫纪峰夏铭遥周巧莉王一博上海海洋大学海洋生物资源与管理学院上海201306 国家远洋渔业工程技术研究中心上海201306

胸鳍或中间鳍推进模式(medianand or paired fin propulsion,MPF)鲼类以其游动高效且稳定而成为越来越多仿生学者的研究对象.研究选取胸鳍为类三角形的鲼类进行仿生建模,针对其游动姿态与推进模式,改进波动方程建立双鳍对称运动模型,并... 详细信息

胸鳍或中间鳍推进模式(medianand or paired fin propulsion,MPF)鲼类以其游动高效且稳定而成为越来越多仿生学者的研究对象.研究选取胸鳍为类三角形的鲼类进行仿生建模,针对其游动姿态与推进模式,改进波动方程建立双鳍对称运动模型,并运用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)的方法结合动网格技术对其进行数值模拟,研究其推进机理与游动特点,在此基础上,通过改变胸鳍波动频率、波动幅值和体波波长等生物学特征探究不同参数对MPF推进模式鲼类游动能力的影响规律.研究结果表明:在胸鳍向上波动或向下波动阶段,胸鳍末端均存在明显的低压中心,大部分推进力主要由胸鳍末端的涡量差产生;向上和向下波动双鳍的过程中鱼体会产生周期性的升力,频率与摆幅更大时升力系数峰值更高.在相同初速度与相同鱼体初始运动状态下,鱼体在3 Hz与A=0.125L时垂向位移分别可达2.32和1.81 m,可获得最大垂向提升涨幅.体波波长决定鱼体胸鳍波动主要位置,当λ=0.6L即胸鳍波动主要位置靠近中性纵剖面时鱼体推进力系数均值仅有0.02,而当λ=1.05L即胸鳍波动主要位置靠近胸鳍末梢时鱼体具有较高的推进力,推进力系数均值可达0.14.本研究结果可以为基于MPF推进模式的仿生水下机器鱼提供设计与制作基础.

关键词：鲼类游动特性胸鳍或中间鳍推进模式数值模拟

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基于CT扫描数据的黄鳍金枪鱼鱼体三维重构

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水产学报 2024年第3期48卷 128-134页

作者：宋利明李金霖张敏上海海洋大学海洋科学学院上海海洋大学国家远洋渔业工程技术研究中心

为研究鱼类分类与其内部结构，实验利用X射线计算机断层(CT)扫描技术对黄鳍金枪鱼鱼体进行扫描，通过医学影像软件Mimics (MIS＿Research＿21.0)对CT扫描数据进行处理，对黄鳍金枪鱼的骨骼、鳔和肌肉进行三维重构并测定了相应部分的体... 详细信息

为研究鱼类分类与其内部结构，实验利用X射线计算机断层(CT)扫描技术对黄鳍金枪鱼鱼体进行扫描，通过医学影像软件Mimics (MIS＿Research＿21.0)对CT扫描数据进行处理，对黄鳍金枪鱼的骨骼、鳔和肌肉进行三维重构并测定了相应部分的体积和表面积。结果显示：(1) CT扫描可获得清晰的黄鳍金枪鱼骨骼、肌肉和鳔的影像；(2)医学影像软件Mimics可计算出黄鳍金枪鱼的骨骼、鳔和肌肉的体积和表面积，其体积分别占鱼体体积的7.76%、0.88%和91.36%，表面积分别占鱼体表面积的29.52%、0.74%和69.74%。研究表明：(1)使用X射线CT扫描技术是目前对鱼类损伤较小、鱼体骨骼、鳔和肌肉成像最便捷、最直观的方法；(2)医学影像软件Mimics可用于鱼体三维重构、计算鱼类骨骼、鳔和肌肉的体积和表面积；(3) CT扫描可用于鱼类学、鱼病学和鱼类声学回波强度的深入研究。实验可为鱼类学、鱼病学和鱼类声学回波强度等的深入研究提供参考。

关键词：黄鳍金枪鱼鱼体 CT扫描三维重构 Mimics软件

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用于池塘养殖尾水处理的串联式旋流器水动力特性及分离效率

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农业工程学报 2022年第20期38卷 49-58页

作者：张俊刘奥胜李乐曹守启上海海洋大学工程学院上海201306 国家远洋渔业工程技术研究中心上海201306

为了将多级旋流分离技术应用于池塘养殖尾水处理,并解决旋流器的水力停留时间短、分离效率低等问题,根据池塘养殖南美白对虾的尾水特点,结合工业标准150旋流分离器的结构参数,设计了一种串联式旋流分离器。该研究基于欧拉-拉格朗日方法... 详细信息

为了将多级旋流分离技术应用于池塘养殖尾水处理,并解决旋流器的水力停留时间短、分离效率低等问题,根据池塘养殖南美白对虾的尾水特点,结合工业标准150旋流分离器的结构参数,设计了一种串联式旋流分离器。该研究基于欧拉-拉格朗日方法,结合雷诺应力湍流模型与离散相模型,建立了串联式旋流分离器的三维两相内流场数值计算模型。在对比试验数据验证计算方法有效性和流场网格独立性的基础上,分析了进水口流量、锥角、颗粒粒径和密度等参数对旋流器的流场特征和分离效率的影响机制,并提出了多级“旋流+过滤”组合式池塘养殖尾水固液分离技术。研究表明:随着进水口流量在一定范围内增加,两级旋流器内流场的切向速度、轴向速度、分流比、压力降均增大,涡流强度增强,对于粒径为75μm颗粒物的分离效率明显提高,而对于粒径为5μm颗粒物的分离效率变化不显著;随着旋流器的锥角减小,水流阻力、压力降和分流比均降低,有助于增加颗粒物在旋流区的停留时间,从而提高其分离效率;随着颗粒物的密度和粒径增大,旋流器的分离效率提高,对粒径为75μm沉淀物的分离效率可达80%,对同粒径悬浮物的分离效率约为60%,但对于粒径为5μm的2类颗粒物而言,分离效率的差别较小,均低于30%。研究结果可为串联式旋流器的结构优化设计及其在池塘水产养殖尾水处理中的应用提供理论依据。

关键词：养殖尾水旋流分离器两相流内流场分离效率水动力学

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渔具水动力数值模拟研究进展

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中国水产科学 2024年第10期31卷 1259-1272页

作者：李非花传祥宋利明朱清澄上海海洋大学海洋生物资源与管理学院上海201306 国家远洋渔业工程技术研究中心上海201306

计算机数值模拟是渔具水动力学研究的重要方法,可直观呈现不同作业工况下渔具运动、形态、载荷和周围流场特征。本研究梳理了渔具水动力数值模拟研究的发展历程和应用现状,重点归纳了数值模型的建立与仿真方法以及数值解析的算法与效率... 详细信息

计算机数值模拟是渔具水动力学研究的重要方法,可直观呈现不同作业工况下渔具运动、形态、载荷和周围流场特征。本研究梳理了渔具水动力数值模拟研究的发展历程和应用现状,重点归纳了数值模型的建立与仿真方法以及数值解析的算法与效率提升方式,提出了渔具水动力数值仿真存在的不足和建议。总结发现,渔具数值分析主要包括基于物理结构拓扑的动力学模型和基于CFD软件的流体力学模型仿真,刚性运动方程的数值求解方式有显式算法和隐式算法,降低单元节点数量和优化编程算法是提高解析速度的主要手段。建议今后研究应结合如海上非恒定流或不规则波、网囊渔获积聚等实际工况,以及网线编织结构、非线性形变等力学特性完善数值模型及参数,通过修正求解算法、优化节点拓扑和改进运算架构等加快数值计算效率,加强渔具、渔法、海况和渔获联合的运动及流场仿真,为渔具结构设计、渔法改进和水动力性能优化提供有效的研究方法。

关键词：水动力数值模拟数值解析渔具

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基于数值的鲫鱼游泳能力影响参数分析

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工程科学与技术 2024年第5期56卷 136-145页

作者：初文华员庆郭慧琴武树龙张忠上海海洋大学海洋科学学院上海201306 国家远洋渔业工程技术研究中心上海201306 上海海洋大学大洋渔业资源可持续开发教育部重点实验室上海201306

鱼类游泳行为机理及游泳能力的影响因素是目前鱼类仿生学研究的热点问题。本文选取鲹科游动模式(carangiform)的典型—鲫鱼(crucian carp)作为研究对象,采用数值模拟的方法,利用动网格技术结合用户自定义函数(UDF),围绕运动参数、鱼体... 详细信息

鱼类游泳行为机理及游泳能力的影响因素是目前鱼类仿生学研究的热点问题。本文选取鲹科游动模式(carangiform)的典型—鲫鱼(crucian carp)作为研究对象,采用数值模拟的方法,利用动网格技术结合用户自定义函数(UDF),围绕运动参数、鱼体体型及游泳环境(壁面边界),以仿生鲫鱼到达动态稳定的巡游速度这一过程衡量鲫鱼游泳能力,对鲫鱼游泳能力的影响开展研究。结果表明:当摆动频率在0.07~5.50 Hz之间,摆幅系数在0.03~0.06之间,随着鱼体摆动频率和摆动幅度的增大,仿生鲫鱼获得动态稳定巡游速度的时间逐渐缩短,且巡航游速相应增加。将不同厚长比、体长的鲫鱼经过量化处理后进行数值计算,研究结果表明:以相同的摆幅和摆频向前游动,厚长比与游泳速度呈负相关,当厚长比小于0.166,仿生鲫鱼可获得更快的游泳速度;体长方面,将仿生鱼的体长设置为L,仿生稚鱼可更快速地到达巡游阶段,但到达动态稳定的巡航游速较低,约为0.6L s^(–1),仿生幼鱼在加速阶段速度较快,巡游阶段与仿生成鱼的动态稳定巡航游速基本一致,约为1L s^(–1);鱼体在壁面附近游动所产生的壁面效应会导致游泳速度降低,且双侧壁面对仿生鲫鱼游泳速度的影响较单侧壁面更为显著,当鱼体距单侧壁面0.5L,距双侧壁面0.8L时将不受壁面的影响。本文的研究结果可为鱼类仿生学研究提供有益参考。

关键词：鲫鱼自主游动数值模拟影响参数壁面效应

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黑潮主轴弯曲对西北太平洋柔鱼资源补充量影响的动力学分析

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大连海洋大学学报 2024年第1期39卷 144-152页

作者：许智欣李曰嵩潘灵芝余为张瑜上海海洋大学海洋科学学院上海201306 国家远洋渔业工程技术研究中心上海201306 大洋渔业资源可持续开发教育部重点实验室上海201306 远洋渔业协同创新中心上海201306 国家海洋局东海预报中心上海200081

为研究黑潮主轴弯曲产生的物理环境变动对柔鱼(Ommastrephes bartarmii)资源补充量的影响,采用物理模型(FVCOM-Global)耦合个体模型(IBM)的方法模拟西北太平洋柔鱼冬春生群早期生活史阶段(70 d)的输运分布和资源补充量,利用3月份黑潮主... 详细信息

为研究黑潮主轴弯曲产生的物理环境变动对柔鱼(Ommastrephes bartarmii)资源补充量的影响,采用物理模型(FVCOM-Global)耦合个体模型(IBM)的方法模拟西北太平洋柔鱼冬春生群早期生活史阶段(70 d)的输运分布和资源补充量,利用3月份黑潮主轴线140°E重心最南点位于32°N以南来判断大、小弯曲的路径与柔鱼资源补充量的相关性。结果表明:2007—2016年西北太平洋柔鱼的资源补充量有年际波动,该波动与3月份黑潮主轴弯曲有明显相关性(R^(2)=0.71),即黑潮主轴呈小弯曲年份时,柔鱼仔幼鱼被向北或东北即25°N以北、145°E以东的海域输运,在该海域中分布的柔鱼仔幼鱼数量占比越高,相对补充量就越高,并呈现较好的正相关性(R^(2)=0.89),其过程中产生的黑潮暖流流量在25°N以北海域体现明显,在流速为0.2~0.6 m/s、平均水温为20.2℃且等温线偏北的情况下,可导致该海域柔鱼仔幼鱼群的分布更加密集;在垂向分布上,不同年份垂向分布与补充量存在一定的正相关性(R^(2)=0.65)。研究表明,3月份黑潮主轴弯曲是影响柔鱼资源补充量的关键因素之一,这为预测当年柔鱼资源补充量的丰歉提供了科学依据。

关键词：柔鱼西北太平洋黑潮主轴弯曲补充量 IBM模型

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基于个体的西北太平洋鲐鱼早期生态模型的构建

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海洋湖沼通报(中英文) 2025年第1期47卷 62-69页

作者：邢宇娜李曰嵩潘灵芝张瑜余为上海海洋大学海洋科学学院上海201306 国家远洋渔业工程技术研究中心上海201306 大洋渔业资源可持续开发省部共建教育部重点实验室上海201306 远洋渔业协同创新中心上海201306 国家海洋局东海预报中心上海200081

鲐鱼(Scomber japonicus)是西北太平洋主要的经济鱼类之一,在海洋渔业中占有重要的地位。本文在充分了解西北太平洋鲐鱼早期生活史的基础上,采用拉格朗日质点的方法,将FVCOM物理模型和基于个体模型两者进行耦合,构建了基于个体模型的西... 详细信息

鲐鱼(Scomber japonicus)是西北太平洋主要的经济鱼类之一,在海洋渔业中占有重要的地位。本文在充分了解西北太平洋鲐鱼早期生活史的基础上,采用拉格朗日质点的方法,将FVCOM物理模型和基于个体模型两者进行耦合,构建了基于个体模型的西北太平洋鲐鱼早期生态动力学模型,以预测其早期生命阶段的资源补充量情况与输运分布趋势。本文模拟了平均气候态下,从3月中旬至7月末西北太平洋鲐鱼的资源补充量与鱼卵和仔幼鱼从产卵场向育幼场的输运过程。研究结果表明,所构建的模型可较好地模拟西北太平洋鲐鱼早期生长、资源补充量情况和输运分布趋势;在鲐鱼的补充量方面,3—7月一直持续减少,3—4月份几乎呈直线递减,死亡率最高发生在3月末至4月末期间,5月份开始死亡率逐渐减小,6—7月由于生物因素和环境因素导致仔幼鱼的死亡率降低;在鲐鱼的输运分布方面,鱼卵和仔幼鱼的输运明显受黑潮所控制,一直沿黑潮的主流轴的方向被动输运。

关键词：基于个体模型西北太平洋鲐鱼(Scomber japonicus) 早期生活史补充量输运分布

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微型温深仪(TDR-2050)对金枪鱼延绳钓钓钩深度的影响

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南方水产科学 2025年第2期21卷 14-26页

作者：宋利明王文鑫李玉伟上海海洋大学海洋生物资源与管理学院上海201306 国家远洋渔业工程技术研究中心上海201306

掌握延绳钓的钓钩深度对提升目标鱼种渔获率及减少兼捕具有重要意义。基于2016年1—8月在波利尼西亚以西公海的金枪鱼延绳钓调查数据,采用有限元理论构建三维动力学模型,通过显式六级五阶龙格库塔法计算钓钩深度,并利用“有”温度深度... 详细信息

掌握延绳钓的钓钩深度对提升目标鱼种渔获率及减少兼捕具有重要意义。基于2016年1—8月在波利尼西亚以西公海的金枪鱼延绳钓调查数据,采用有限元理论构建三维动力学模型,通过显式六级五阶龙格库塔法计算钓钩深度,并利用“有”温度深度记录仪(Temperature-depth recorder,TDR)水中质量的数值模型对“无”TDR水中质量的模拟深度进行校正。将“有”和“无”TDR水中质量的数值模型所得钓钩深度,与TDR海上实测及校正深度进行单因素方差分析。结果表明:1)“有”和“无”TDR水中质量的数值模型计算得到的钓钩深度与TDR海上实测和校正后得到的钓钩深度两两之间无显著性差异(p>0.05),数值模型正确;2)随着海流减弱,TDR对沉降深度的影响逐渐增大;3)流速小于0.16 m·s^(-1)时,TDR对延绳钓较浅组、中间组和最深组钓钩深度的影响分别平均加深1.0、2.3和3.7 m,各组校正因子分别为1.010、1.011和1.016;4)加拿大RBR公司的TDR(2050)能够较好地应用于延绳钓钓钩深度的测量,今后可忽略此TDR对钓钩深度的影响。所建立的延绳钓渔具动力学模型能够模拟在三维海流作用下的钓钩沉降深度,探究TDR水中质量对延绳钓沉降深度的影响,并进行空间形状变化的三维可视化。

关键词：金枪鱼延绳钓微型温深仪钓钩深度数值模拟

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大滚筒智能钓机出绳速度控制及其对长鳍金枪鱼捕捞效果的影响

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上海海洋大学学报 2025年第2期34卷 282-294页

作者：刘雨青吴世腾宋利明伏州张子宸上海海洋大学工程学院上海201306 上海海洋大学海洋生物资源与管理学院上海201306 国家远洋渔业技术研究中心上海201306

自动化捕捞装备的研发是推动远洋捕捞渔业高质量发展的关键要素,为了提升远洋作业中金枪鱼捕捞效率和渔获质量,提出了一种基于南太平洋长鳍金枪鱼(Thunnus alalunga)延绳钓钓钩深度模型设计的智能投绳控制系统。该系统采用模糊比例积分... 详细信息

自动化捕捞装备的研发是推动远洋捕捞渔业高质量发展的关键要素,为了提升远洋作业中金枪鱼捕捞效率和渔获质量,提出了一种基于南太平洋长鳍金枪鱼(Thunnus alalunga)延绳钓钓钩深度模型设计的智能投绳控制系统。该系统采用模糊比例积分微分(Proportion integral differential,PID)控制方式,结合作业渔船部署的传感器采集实时数据,通过可编程逻辑控制器(Programmable logic controller,PLC)实时调节投绳机的出绳速度,使钓钩深度达到目标鱼种的栖息深度。首先采用仿真实验及验证实验证实模糊PID在智能投绳控制系统的有效性,然后在中水集团远洋股份有限公司所属的“中水747”渔船上部署该系统进行海试试验,通过智能投绳控制系统作业与传统人工作业两种方式对比出绳速度控制精度及稳定性、钓钩深度及渔获情况。结果显示:(1)系统能根据船速自动调节出绳速度,将稳态误差控制在2%左右;(2)最深钓钩平均深度为230.20 m,两浮子间53.57%的钓钩深度与长鳍金枪鱼的捕食深度重合;(3)长鳍金枪鱼上钩率提高了31.85%,目标渔获的优势体质量区间由(14,18]kg提升至(18,22]kg,渔获质量及效率显著提升。研究表明,智能投绳控制系统作业优于传统人工作业,可有效提升金枪鱼目标鱼种的捕捞效率。本研究为金枪鱼捕捞装备的智能化控制提供了科学依据,推动了远洋渔业装备的技术创新与智能化升级。

关键词：长鳍金枪鱼智能投绳控制系统模糊PID 出绳速度捕捞效率

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基于集成学习的大西洋热带水域大眼金枪鱼渔情预报

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水产学报 2023年第4期47卷 64-76页

作者：宋利明任士雨张敏隋恒寿上海海洋大学海洋科学学院上海海洋大学国家远洋渔业工程技术研究中心中水集团远洋股份有限公司

为提高大西洋大眼金枪鱼渔场预报模型的准确率，实验利用13艘中国延绳钓渔船2013—2019年的渔捞日志数据和对应的海洋环境数据(海表面风速、叶绿素a浓度、涡动能、混合层深度和0～500 m水层的垂直温度、盐度和溶解氧等)，以天为时间分... 详细信息

为提高大西洋大眼金枪鱼渔场预报模型的准确率，实验利用13艘中国延绳钓渔船2013—2019年的渔捞日志数据和对应的海洋环境数据(海表面风速、叶绿素a浓度、涡动能、混合层深度和0～500 m水层的垂直温度、盐度和溶解氧等)，以天为时间分辨率、2°×2°为空间分辨率、以数据集的75%为训练数据建立了K最近邻(KNN)、逻辑斯蒂回归(LR)、分类与回归树(CART)、支持向量机(SVM)、人工神经网络(ANN)、随机森林(RF)、梯度提升决策树(GBDT)和Stacking集成(STK)渔情预报模型，以25%的测试数据进行模型性能测试、比较。结果显示，(1) STK (由KNN、RF、GBDT模型集成)模型的大眼金枪鱼渔场预报性能较KNN、LR、CART、SVM、ANN、RF和GBDT模型有所提高且相对稳定，上述模型对应的准确率和ROC曲线下面积(AUC)依次分别为81.62%、0.781,79.44%、0.778,72.81%、0.685,74.84%、0.717,73.67%、0.702,67.70%、0.500,80.96%、0.780和78.13%、0.747;(2) STK模型预测的中心渔场与实际中心渔场基本吻合，主要在5°N～10°N,33°W～43°W海域附近；(3)影响大西洋大眼金枪鱼渔场分布的海洋环境因子主要有300 m水层的溶解氧、500 m水层的盐度、海面风速和混合层深度，相对重要性分别为13.24%、9.12%、9.12%和8.81%。研究表明，STK模型对大西洋大眼金枪鱼渔场的预报准确率较高。

关键词：大眼金枪鱼延绳钓渔情预报集成学习大西洋

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