扬州大学杨志文获国家专利权
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龙图腾网获悉扬州大学申请的专利一种基于非结构化网格研究微塑料对鱼类影响的耦合算法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119558222B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-05发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411702784.2,技术领域涉及:G06F30/28;该发明授权一种基于非结构化网格研究微塑料对鱼类影响的耦合算法是由杨志文;张来设计研发完成,并于2024-11-26向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于非结构化网格研究微塑料对鱼类影响的耦合算法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于非结构化网格研究微塑料对鱼类影响的耦合算法,目的是为了深入理解微塑料在海洋中对鱼类生态的影响。本发明方法结合了拉格朗日平流模型和扩散方程,以模拟微塑料粒子的传输和扩散过程,通过引入真实的海洋洋流数据,计算每个粒子的空间位置并追踪其轨迹。采用GMRES方法解决模拟过程中产生的大规模稀疏线性系统,以确保计算的效率和稳定性。还利用Crank‑Nicolson方法进行时间步进,以提高数值稳定性。通过交错时间步长耦合拉格朗日平流和扩散过程,真实反映微塑料的空间分布。考虑到鱼群的特定行为,其密度变化率由固有运动、扩散及微塑料浓度梯度共同决定,从而评估微塑料对海洋鱼类生态的潜在影响。
本发明授权一种基于非结构化网格研究微塑料对鱼类影响的耦合算法在权利要求书中公布了:1.一种基于非结构化网格研究微塑料对鱼类影响的耦合算法,其特征在于包括以下步骤: S1,初始化变量:对目标区域进行非结构化网格划分,对各网格中微塑料浓度和鱼群数量进行初始化设定,得到零时刻; S2,微塑料的平流:在[0,Δt4]的步长时间段内基于拉格朗日平流模型模拟微塑料粒子的平流运动,从而模拟获得微塑料粒子在海洋中的运动轨迹; S3,微塑料和鱼群扩散:在确定微塑料粒子在海洋中的运动轨迹和空间位置后,在[Δt4,Δt2]的步长时间段内通过有限差分法并且通过Crank-Nicolson时间步进方案来求解微塑料粒子的扩散方程,从而得到微塑料粒子在水体中的浓度分布; S4,微塑料对鱼群数量的影响:在考虑单元格环境浓度变化、单元格交互扩散作用及微塑料浓度的动态变化下,在[Δt2,3Δt4]的步长时间段内基于动态Lotka-Volterra模型,模拟评估微塑料粒子对鱼群的影响,得到鱼群数量的分布数据; S5,在步长为[3Δt4,Δt]的时间段内,针对鱼群种群数量进行考虑鱼群行为模拟模块的扩散处理,得到最终微塑料对鱼类的数量的影响; S6,迭代更新:将当前步长结束时刻的微塑料浓度分布、鱼群数量分布作为下一个步长的初始值,重复步骤S2-S5,持续迭代计算,直至达到预定的计算终止条件,以实现得到微塑料对鱼类影响的模拟状态; 步骤S4鱼群数量的分布通过构建以下模型得到, 式中,CEi分别表示x1t、x2t、C1t、C2t的导数;CEi分别表示不同网格中的单元格内的微塑料浓度分布; C1t和C2t分别代表被捕食者和捕食者体内的微塑料浓度随时间的变化; x1t和x2t分别代表t时刻的被捕食者和捕食者的种群数量; r10和r20分别是没有毒性时被捕食者的内在增长率系数和捕食者的死亡率系数; r11和r21分别表示微塑料粒子对被捕食者和捕食者的响应强度; a1和a2分别用于量化捕食行为对被捕食者数量减少的影响和对捕食者数量增加的影响;a1x1x2是猎物被捕食的数量,a2x1x2是由于进食而增加的捕食者数量,其中a1,a20;g1和g2分别表示被捕食者和捕食者的微塑料排泄率,g1、g2≥0; S1和S2分别表示被捕食者和捕食者的塑料颗粒的吸收速率,S1,S20; d1、d2和d3分别表示被捕食者摄食能力的下降、捕食者表现的不良影响、被捕食者被捕食的损失量。
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