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光诱渔船金属卤化物集鱼灯海面光场分布计算方法优化研究

王伟杰 万荣 孔祥洪 肖俞辰

王伟杰, 万荣, 孔祥洪, 肖俞辰. 光诱渔船金属卤化物集鱼灯海面光场分布计算方法优化研究[J]. 南方水产科学. doi: 10.12131/20210320
引用本文: 王伟杰, 万荣, 孔祥洪, 肖俞辰. 光诱渔船金属卤化物集鱼灯海面光场分布计算方法优化研究[J]. 南方水产科学. doi: 10.12131/20210320
WANG Weijie, WAN Rong, KONG Xianghong, XIAO Yuchen. Optimization on calculation method of horizontal illuminance for metal halide fish lamp around fishing boats[J]. South China Fisheries Science. doi: 10.12131/20210320
Citation: WANG Weijie, WAN Rong, KONG Xianghong, XIAO Yuchen. Optimization on calculation method of horizontal illuminance for metal halide fish lamp around fishing boats[J]. South China Fisheries Science. doi: 10.12131/20210320

光诱渔船金属卤化物集鱼灯海面光场分布计算方法优化研究

doi: 10.12131/20210320
基金项目: 国家重点研发计划项目 (2019YFD0901503)
详细信息
    作者简介:

    王伟杰 (1989—),男,博士研究生,研究方向为集鱼灯应用。E-mail: oddapple@yeah.net

    通讯作者:

    万 荣 (1963—),男,教授,博士,从事渔具理论s设计、离岸养殖设施水动力学、渔业资源评估与管理等研究。E-mail: rongwan@shou.edu.cn

  • 中图分类号: S 972.63+2

Optimization on calculation method of horizontal illuminance for metal halide fish lamp around fishing boats

  • 摘要: 蒙特卡罗模拟是一种有效的计算光场分布的数值模拟方法,通过将光束离散成大量光子,追踪光子路径计算目标区域的光照强度。为准确计算集鱼灯的海面光场分布情况,以金属卤化物集鱼灯为例对蒙特卡罗模拟求解过程中的光子数取值和光子辐射模型展开分析和优化。针对光子数取值问题,通过设定不同光子数进行数值模拟,探讨光子数差异对模拟结果稳定性的影响。针对光子辐射模型问题,根据灯具光度分布数据提出光子辐射优化模型,通过实测数据进行验证。结果显示:1) 模拟光子数取值越大,模拟结果的稳定性越好;以与灯具水平距离5 m的计算点为例,当取值设为108时结果的差异系数为0.07%,光子数取值继续至1010,则差异系数为0.05%;2) 模型优化后,模拟计算结果与实测相对误差均值从0.051 2减少至0.045 3。此外,应用优化模型计算了渔船在实际作业环境的光场照度情况,计算结果与实测值平均误差约为0.052 3。
  • 图  1  灯具与计算点的相对位置及灯具安装示意

    Figure  1.  Relative position between lamp and calculation point and installation diagram of lamp

    图  2  灯具配光曲线

    Figure  2.  Light distribution curve

    图  3  验证测试方案

    Figure  3.  Verifying test

    图  4  光子数取值对模拟结果波动性的影响

    Figure  4.  Effect of photon number on volatility of modeling results

    图  5  优化模型不同出射方向计算与实测比较

    Figure  5.  Comparison of different light field calculation models

    图  6  优化模型不同出射方向计算的差异系数(光子数取值为108)

    Figure  6.  Coefficient of variation of optimized model simulation results (photons number of 108)

    图  7  优化模型应用计算结果与实测值对比(差异系数0~0.23%)

    Figure  7.  Calculated and measured values of horizontal illuminance at specific points beneath water (Difference coefficient 0−0.23%)

    表  1  灯具参数

    Table  1.   Lamp parameters

    灯泡型号
    Lamp model
    功率
    Power/W
    电压
    Voltage/V
    电流
    Current/A
    光通量
    Luminous flux/lm
    灯头型号
    Lamp caps model
    光中心高度
    Height/mm
    全长×最大直径
    Length×MAX diameter/mm
    DCJ2000TT2000230±209.2220 000E39/79-A295±8465×90
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    表  2  模型参数表

    Table  2.   Model parameters

    项目 Item    数值 Value项目 Item    数值 Value
    船舶吨位 Tonnage/t 19.9 金卤灯功率 Metal halide lamp power/kW 2.0
    船长 Length/m 22.0 金卤灯光通量 Luminous flux/lm 200 000
    船宽 Width/m 4.8 灯组长度 Lamp length/m 17.0
    灯与灯间距 Distance between lamps/m 1.1 灯距水面高度 Height of lamp above water/m 3.0
    船尾第一个灯与船尾距离 Fist lamp near stern 2.8 渔船集鱼灯总功率 Total power/kW 75
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-11-01
  • 修回日期:  2022-01-07
  • 录用日期:  2022-02-05
  • 网络出版日期:  2022-03-03

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