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重力式深水网箱布局参数理论计算及影响因素分析

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南方水产科学 2024年第1期20卷 34-42页

作者：庞国良黄小华李根袁太平胡昱陶启友中国水产科学研究院南海水产研究所/广东省网箱工程技术研究中心广东广州510300 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 广东珠海519000 三亚热带水产研究院/海南省深远海渔业资源高效利用与加工重点实验室海南三亚572000

网箱规划布局是海水养殖全链条中的关键一环,不仅涉及到养殖产出效益,更是影响设施安全的关键因素。重力式深水网箱在未来一定时期内仍是深远海养殖的主要设施类型,有关其规划布局大多依靠以往的工程经验积累,缺乏一定的理论依据支撑。... 详细信息

网箱规划布局是海水养殖全链条中的关键一环,不仅涉及到养殖产出效益,更是影响设施安全的关键因素。重力式深水网箱在未来一定时期内仍是深远海养殖的主要设施类型,有关其规划布局大多依靠以往的工程经验积累,缺乏一定的理论依据支撑。将重力式深水网箱布局分为交叉式布局和无交叉布局,从理论角度分别给出不同布局形式下网箱部分布局参数及相应的计算公式,并据此分析系泊缆根数、系泊长度以及安全控制距离等不同布局参数对规划海域网箱间距及海域利用率的影响。结果显示,随着系泊缆根数、系泊长度及安全控制距离的变化,交叉式布局网箱海域利用率相对于无交叉布局更为敏感;交叉式布局的海域利用率明显大于无交叉布局,但目前仍建议采用安全性更高的无交叉布局。

关键词：重力式深水网箱网箱布局网箱间距海域利用率

基于水面红外图像的深海网箱鱼群夜间智能监测方法研究

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南方水产科学 2024年第1期20卷 81-88页

作者：要紫丹黄小华李根胡昱庞国良袁太平浙江海洋大学浙江舟山316022 中国水产科学研究院南海水产研究所/农业农村部外海渔业可持续利用重点实验室/广东省网箱工程技术研究中心广东广州510300 中国水产科学研究院南海水产研究所热带水产研究开发中心/三亚热带水产研究院海南三亚572018

获取深海网箱养殖过程鱼群活动数据,开展鱼群监测是提升深海养殖效率、降低养殖成本的有效手段。基于水面红外相机,利用深度学习前沿技术,提出了一种鱼群智能监测方法。该方法涉及鱼群识别及计数、鱼体分割和鱼体游向判断3个功能模块。... 详细信息

获取深海网箱养殖过程鱼群活动数据,开展鱼群监测是提升深海养殖效率、降低养殖成本的有效手段。基于水面红外相机,利用深度学习前沿技术,提出了一种鱼群智能监测方法。该方法涉及鱼群识别及计数、鱼体分割和鱼体游向判断3个功能模块。首先,通过红外相机采集鱼类的图像信息,并进行标注以构建数据集,然后采用改进的Faster RCNN模型,以Mobilenetv2+FPN网络作为特征提取器,实现鱼类的准确识别,并输出包围框表征鱼类个体位置。其次,从框图内选择亮度前20%的像素点作为分割提示点,利用Segment Anything Model对图像进行分割,生成鱼体分割图。最后,通过对鱼体分割图进行椭圆拟合处理,可以判定鱼类的游向信息。改进的Faster RCNN模型在进行100次迭代训练后,平均精确率达到84.5%,每张图片的检测时间为0.042 s。结果表明,在水面红外图像的鱼类数据集上,所提出的改进Faster RCNN模型和椭圆拟合等关键技术能够实现对鱼群的自动监测。

关键词：深海网箱鱼群监测红外图像目标检测实例分割

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网衣对自升式桁架网箱结构响应的影响

南方水产科学 2024年第1期20卷 43-53页

作者：陈元帅庞国良黄小华李根袁太平胡昱陶启友浙江海洋大学/国家海洋设施养殖工程技术研究中心浙江舟山316000 中国水产科学研究院南海水产研究所/广东省网箱工程技术研究中心广东广州510300 三亚热带水产研究院/海南省深远海渔业资源高效利用与加工重点实验室海南三亚572000

自升式桁架网箱凭借便于将养殖箱体下潜入水的结构特性,为更好地适应深远海养殖极端环境提供了一种选择。网衣作为桁架网箱关键部件,通过纲绳系缚于桁架管上,在外部环境载荷作用下可能会对网箱主体结构强度产生影响。针对一种自升式桁... 详细信息

自升式桁架网箱凭借便于将养殖箱体下潜入水的结构特性,为更好地适应深远海养殖极端环境提供了一种选择。网衣作为桁架网箱关键部件,通过纲绳系缚于桁架管上,在外部环境载荷作用下可能会对网箱主体结构强度产生影响。针对一种自升式桁架网箱,基于SESAM/GeniE建立其有限元分析模型,分析了在有无网衣及不同网衣参数条件下的网箱主体结构响应。结果表明:网衣对网箱主体结构响应评估存在较大影响,尤其在流速较高时,网衣阻力大幅增加,直接影响网箱桩腿受力和桁架利用系数(Utilization factor,UF)值,证明在校核网箱主体结构强度时不可忽略网衣的作用;不同网目群化比下,网衣对自升式深海网箱整体结构响应评估结果影响不大,在网箱主体结构响应仿真计算中可以考虑使用较大的网衣群化比来提升计算效率;网衣系缚纲绳数量变化对网箱主体结构的响应评估基本无影响,但增加系缚纲绳可以有效减少纲绳受力。

关键词：网衣自升式网箱强度分析网目群化

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深水网箱网衣清洗装备关键部件设计及试验

南方水产科学 2024年第1期20卷 25-33页

作者：袁太平廖宇琦黄小华胡昱陶启友李根庞国良中国水产科学研究院南海水产研究所热带水产研究开发中心/三亚热带水产研究院海南三亚572000 中国水产科学研究院南海水产研究所/农业农村部外海渔业可持续利用重点实验室/广东省网箱工程技术研究中心广东广州510300 上海海洋大学上海201306

针对我国深远海大型网箱养殖网衣清洗装备缺乏的难题,基于高压射流空化原理,研制了一种双体深水网箱网衣清洗装备。采用数学建模及物理试验方法,建立了清洗装备关键部件的水动力特性分析方程,开展清洗装备水下清洗试验,探究了不同工况... 详细信息

针对我国深远海大型网箱养殖网衣清洗装备缺乏的难题,基于高压射流空化原理,研制了一种双体深水网箱网衣清洗装备。采用数学建模及物理试验方法,建立了清洗装备关键部件的水动力特性分析方程,开展清洗装备水下清洗试验,探究了不同工况下的喷嘴孔径、喷嘴与转盘夹角(喷嘴轴线与分流转盘盘面所呈角度)、靶距对清洗装备污损生物清洁率的影响。结果表明:网衣挂板污损生物去除率受靶距、喷嘴孔径、喷嘴和转盘夹角等多因素影响,试验参数范围内网衣清洗装备污损生物去除率为30.26%~72.55%;试验范围内喷嘴孔径为1.0 mm,喷嘴与转盘夹角为60°,靶距为0 cm时网衣挂板污损生物去除率最大,靶距对网衣挂板污损生物去除率的影响最为显著。贝类污损生物在清洗装备空化射流冲击作用下主要以壳体破碎形式脱落,网面主要残留物为具有较强吸附力的软质足丝盘。研究结果进一步优化了水下清洗装备系统的参数配置,为网衣清洗装备的设计提供了理论支撑。

关键词：深水网箱网衣清洗清洗转盘污损生物

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双坡变截面矩形框架梁内力计算探讨

建筑结构 1999年第6期29卷 51-52,59页

作者：庞国良曾侠锦州市建筑工程管理局 121000 锦州市建筑设计研究院 121000

将双坡变截面框架梁作为一整体单元，推导出其刚度矩阵和几种常见荷载作用下的固端弯矩，并编制成表，以方便计算。计算结果表明，即使坡度很小，特别是当荷载较复杂时，其对内力的影响也不能忽略。

关键词：双坡变截面矩形框架梁内力钢筋混凝土

潜浮式船型桁架结构深海养殖网箱避浪性能研究

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渔业科学进展 2022年第6期43卷 18-28页

作者：吴元紧黄小华庞国良胡昱袁太平陈昌平张松大连海洋大学海洋与土木工程学院辽宁大连116023 中国水产科学研究院南海水产研究所广东省网箱工程技术研究中心农业农村部外海渔业开发重点实验室广东广州510300

深海网箱作为现代海洋渔业拓展外海养殖空间的重要养殖装备,其布设环境一般较近海更为复杂恶劣,对于保障其安全性和稳定性提出了更高的要求。本研究针对一种单点系泊潜浮式船型桁架网箱开展了模型比尺为1︰40的波浪流水池试验,重点围绕... 详细信息

深海网箱作为现代海洋渔业拓展外海养殖空间的重要养殖装备,其布设环境一般较近海更为复杂恶劣,对于保障其安全性和稳定性提出了更高的要求。本研究针对一种单点系泊潜浮式船型桁架网箱开展了模型比尺为1︰40的波浪流水池试验,重点围绕该网箱在不同吃水深度受波浪作用的系泊受力、升沉、纵摇和横摇等水动力学特性进行了比较分析。试验结果显示,波高为7.5~12.5 cm时(原型3~5m),网箱漂浮状态即可以满足养殖需求,其系泊力及运动响应均较小,具备较高的安全性和稳定性;恶劣海况时,即本试验中波高为15.0和17.5 cm(原型6 m和7 m),通过整体下潜的方式网箱具有良好的避浪性能,其中,系泊力减幅达70%以上,升沉、纵摇和横摇等运动分量减幅也达20%~60%;波流试验中,海流对网箱避浪性能存在一定的影响,但总体上仍然具有较好的避浪效果。研究结果可为单点系泊潜浮式深海网箱的安全运行与日常管理提供理论依据和数据参考。

关键词：潜浮式网箱单点系泊波浪海流模型试验

柔性管骨架层湿式压溃非线性数值模拟（英文）

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船舶力学 2019年第12期23卷 1516-1527页

作者：庞国良陈超核沈义俊华南理工大学广东省船舶与海洋工程技术研究开发中心

压溃作为海洋柔性管道的一种典型失效形式,对其进行研究具有重要的工程价值。文章考虑了内护套层的影响,建立了包含内护套层的海洋柔性管道骨架层湿式压溃有限元模型,采用弧长法,分别考虑了初始椭圆度、接触非线性和材料非线性的参数影... 详细信息

压溃作为海洋柔性管道的一种典型失效形式,对其进行研究具有重要的工程价值。文章考虑了内护套层的影响,建立了包含内护套层的海洋柔性管道骨架层湿式压溃有限元模型,采用弧长法,分别考虑了初始椭圆度、接触非线性和材料非线性的参数影响,进行了骨架层非线性压溃力学性能的数值模拟,并与不含内护套层的单纯骨架层压溃模型进行了对比。研究结果表明,随着初始椭圆度的增加,临界压溃载荷会降低,呈现负相关关系;考虑接触非线性和材料非线性因素会对临界压溃载荷产生较大影响,具体表现为随着摩擦系数和材料屈服应力的增加,临界压溃载荷也会增加,呈现正相关关系;考虑内护套影响后,临界压溃载荷略有增加,说明内护套层在承担外压载荷时也起到了一定作用,但对于计算骨架层临界压溃载荷值影响不大。

关键词：柔性管骨架层压溃失效非线性数值模拟

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非粘结柔性管不同建模方式的适用性研究

非粘结柔性管不同建模方式的适用性研究

作者：庞国良华南理工大学

学位级别：硕士

随着人类深海进军步伐的不断迈进,其面临的海洋环境也越来越恶劣,对深海油气开采装备的要求也越来越高。非粘结柔性管道作为深海油气开发系统中的重要装备,以其全新的结构形式、优越的性能和高技术含量成为海洋油气资源开发的一把利器,... 详细信息

随着人类深海进军步伐的不断迈进,其面临的海洋环境也越来越恶劣,对深海油气开采装备的要求也越来越高。非粘结柔性管道作为深海油气开发系统中的重要装备,以其全新的结构形式、优越的性能和高技术含量成为海洋油气资源开发的一把利器,自其问世后无论学术上还是工程应用上对其研究一直相当关注。开展柔性管道的研究对于实现柔性管生产国产化、开发深海油气资源具有重要意义。解析计算、数值模拟和试验测试是目前主要的非粘结柔性管道研究方法。其中,解析计算对于准确模拟管道层间接触这种典型的高度非线性行为存在较大难度,试验测试由于柔性管道本身造价昂贵,很多情况下难以开展,因此非粘结柔性管道的数值模拟方法研究得到了广泛应用。对于柔性管道的数值模拟研究,很多学者建立了多种针对柔性管道的数值模拟模型,但对于不同模型的适用性尚未得到一致性的结论。本文基于有限元分析软件ABAQUS建立了三种不同非粘结柔性管道有限元模型,通过对不同模型在不同载荷下所表现出基本力学性能的分析对比,验证不同模型的适用性。具体所做工作如下所述:1)基于ABAQUS/Python语言编制了柔性管道参数化建模程序,并创建柔性管道建模用户界面,使用所编制的参数化建模程序及建模用户界面可以快速建立不等层数、不同结构型式的柔性管道模型,大大提升管道的建模效率。2)针对某一8层典型的非粘结柔性立管,基于不同建模方法建立了三种管道有限元模型:各层均简化模型、局部层简化模型和不简化详细模型。模型间主要区别是不同模型中管层的模拟方式不同,各层均简化模型将管道各层都进行了简化模拟,局部层简化模型只将骨架层和抗压铠装层进行简化模拟,不简化详细模型是基于管道各层真实结构型式,对管道各层均不采取简化处理的模拟。3)基于三种柔性管道有限元模型,分别进行了在拉伸、扭转及弯曲载荷下的管道力学性能分析,并对不同模型呈现出的计算结果差异进行了解释说明。经过验证,本文所建立的非粘结柔性管道不简化详细模型与试验数据结果吻合情况最佳,证明了此模型拥有较好的适用性,可以借此进行更为深入的非粘结柔性管道研究。

关键词：非粘结柔性管有限元模型适用性

自升式深海网箱不同工况下结构安全性评估研究

同方学位论文库评论

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渔业科学进展 2022年第6期43卷 56-68页

作者：庞国良黄小华陈超核袁太平胡昱王绍敏孙长文中国水产科学研究院南海水产研究所农业农村部外海渔业开发重点实验室广东省网箱工程技术研究中心广东广州510300 华南理工大学土木与交通学院广东广州510600 珠海市农控海洋产业发展有限公司广东珠海519000

深海网箱养殖受极端环境影响较大,自升式深海网箱凭借其结构特点在极端天气下可将养殖箱体下潜入水,为更好地应对极端环境、增加养殖效益提供了可能。本文针对某自升式深海网箱,基于大型通用有限元软件ANSYS的Mechanical模块,建立其有... 详细信息

深海网箱养殖受极端环境影响较大,自升式深海网箱凭借其结构特点在极端天气下可将养殖箱体下潜入水,为更好地应对极端环境、增加养殖效益提供了可能。本文针对某自升式深海网箱,基于大型通用有限元软件ANSYS的Mechanical模块,建立其有限元分析模型,而后考虑正常作业及风暴自存2种作业状态,通过编制不同相位角下桩腿支反力搜索程序确定计算工况,最终求解得到网箱各部件结构变形情况及应力分布,从而完成网箱结构安全性评估。研究表明,自升式深海网箱通过箱体下潜入水可以很好应对极端环境条件;经校核,本研究的自升式深海网箱结构安全性满足要求;桩腿及附近撑杆是自升式网箱的结构薄弱区域,在网箱设计中应予重点考虑。本研究可为自升式深海网箱结构安全分析提供方法参考。

关键词：深海网箱自升式结构安全性强度分析