LED水下集鱼灯光场分布数值模拟分析
2022-03-29分类号:S973.4
【部门】上海海洋大学海洋科学学院 国家远洋渔业工程技术研究中心 大洋渔业资源可持续开发重点实验室
【摘要】为探究LED水下集鱼灯光色、功率、放置深度和海水叶绿素浓度对光场分布的影响,本文基于蒙特卡罗模拟方法建立了水下光束传输数值计算模型,通过控制变量法计算了不同条件下的水下光场分布,并提出以0.1~10 lx等值线所包围的面积与计算截面面积比值为相对有效光照范围(relative effective illumination range,REIR)。以REIR为评价指标,对不同条件下的光场分布进行了分析,结果显示:(1)相同功率条件下,REIR依次为绿光>白光>蓝光,以功率420 W、叶绿素浓度0.1 mg/m~(3)为例3种光色的REIR比值为1.58:1.31:1;(2)相同光色条件下,当叶绿素浓度0.1 mg/m~(3)时,集鱼灯功率由420 W增至1200 W,蓝、绿、白3种集鱼灯的REIR分别由31.68%、50.27%、41.78%增至38.59%、56.91%、50.15%,功率增加近3倍,但REIR增幅有限;(3)随着集鱼灯放置深度增加,REIR先增加后稳定;以叶绿素浓度1.0 mg/m~(3)、功率为420 W为例,绿光集鱼灯与白光集鱼灯REIR的最大值约为9.69%~9.84%,出现在放置水深20 m左右;而蓝光集鱼灯的REIR最大值约为5.60%,出现在放置深度为15 m左右;(4)当集鱼灯功率为420 W,海水叶绿素浓度从0.1 mg/m~(3)增至5.0 mg/m~(3),蓝、绿、白3种光色集鱼灯的REIR分别由31.89%、48.25%、42.05%减少至1.65%、2.09%、2.22%。研究结果可为LED水下集鱼灯光色功率选型、深度放置以及有效光场分布范围估算提供参考。
【关键词】LED水下集鱼灯 光场分布 光色 叶绿素浓度 相对有效照度范围
【基金】蓝色粮仓国家重点研发计划(2019YFD0901503);; 国家重点研发计划课题“大洋中上层鱼类聚群捕捞与高质化加工模式示范”(2020YFD0901203)
【所属期刊栏目】上海海洋大学学报
文献传递