耦合映像格子中时空混沌的非线性反馈控制

主要研究耦合映像格子中的时空混沌控制问题,提出一种非线性反馈控制方法,这种方法对耦合映像格子模型中图案选择模式和图案竞争阵发混沌模式具有很好的控制效果,并通过数值模拟证明了该非线性反馈控制方法的有效性.     

尾矿坝浸润线异常状况下时空混沌模型及非线性动力特性

为了描述单方向演化及异常渗流状况下尾矿坝浸润线的时空混沌行为,以漫润线高度与坝体南度的比值作为状态变量,在单向耦合映象格子模型的基础上,引入1个异常因子η,以此建立漫润线耦合映象格子模型vn十1(i)=(1-ε)f(vn(i)) ηεf(vn(i-1)).分析了η=0.5时,模型在非线性强度1.25≤a≤2.0及耦合强度0.01≤ε≤0.04各种组合下的空间振幅变化图.研究结果表明:浸润线耦合映象格子模型除了具有耦合映象格子模型的一些基本模式外,倍周期现象特别突出并深刻影响着漫润线的时空演化;模型的时空行为可分为周期模式、扭结反扭结模式、多带混沌模式、完全发展湍流模式、缺陷湍流模式、缺陷混沌扩散模式、图案选择模式、图样竞争阵发混沌模式8种,周期模式占据了时空相图中的大部分区域;用浸润线耦合映象格子模型能够解释浸润线长时间演化行为及其非线性动力特性形成的机理,并能解释各类边坡、坝体的复杂渗流现象.     

湍流大涡模拟的时空关联方法

本文介绍了湍流大涡模拟的时空关联方法,它用于检验和发展大涡模拟的亚格子尺度模型,其目的是提高大涡模拟方法对于欧拉和拉格朗日时空关联的预测准确度.现在广泛使用的湍流涡黏亚格子模型的理论基础是能量平衡方程,它们能够正确预测湍流的空间能量谱,但不能正确预测湍流的时间能量谱.本文针对大涡模拟的时间尺度问题,从时空耦合的观点出发,综述了作者近年来在时空关联方法方面的研究工作.理论分析和数值模拟结果表明,大涡模拟总是高估湍流的时间尺度,其物理机制是涡黏亚格子模型仅能耗散小尺度能量,但不能反映亚格子涡对大尺度涡的随机反馈作用.小尺度湍流会影响颗粒的聚集程度和相对扩散.建立亚格子湍流的拉格朗日时间尺度模型,为携带颗粒湍流大涡模拟中基于随机微分方程的颗粒相亚格子模型提供封闭参数,并用于颗粒湍流扩散的大涡模拟.     

有色环境噪音下空间种群的一致性与灭绝

用耦合映像格子的方法建立了一个具有空间结构的种群模型．研究发现环境噪音的营养级相关也是一个引起空间种群一致性的重要原因．考虑了噪音的时间结构（也就是颜色）对一致性的影响,分别在稳定、周期和混沌的种群动态系统下考虑了空间种群一致性．计算机模拟结果确认了颜色确实也是原因之一．在每个参数区域上大量模拟发现：稳定和周期的动态系统可以出现一致性,但是混沌种群动态系统很难出现一致性．这丰富了对空间种群一致性原因的认识．     

树形网络拓扑结构CML的相继故障

耦合映像格子(CML)已经被广泛用于研究复杂系统的时空动力学行为.研究树形拓扑结构CML的相继故障对改善树形网络的安全性和可靠性具有重要的意义.本文将CML的相继故障模型作用于具有十个节点的树形网络拓扑结构中,通过仿真,分析出具有树形网络拓扑结构且节点数固定的网络在受到蓄意攻击时,不同的结构出现的故障节点的个数和影响它的参数,以及在这些拓扑结构中最快达到崩溃的树形结构.另外,给出故障规模和被攻击节点的度之间的关系和不同的耦合强度对扰动临界值的影响.     

煤层巷道预排瓦斯带的流固耦合效应数值模拟

针对在研究本煤层瓦斯涌出规律时,没有准确方法确定煤层巷道预排瓦斯带宽度的问题,基于瓦斯渗流和煤岩变形理论,建立含瓦斯煤岩体瓦斯渗流方程和煤岩巷道变形场方程,确立了煤层巷道预排瓦斯带流固耦合数学模型,以沁水煤田综掘煤层巷道作为实例进行数值模拟计算,研究得出含瓦斯煤岩巷道损伤的时空演化规律.提出基于示踪原理的实测煤层巷道预排瓦斯带宽度的方法,实测考察与数值计算结果具有一致性.研究提出的方法能够解决煤矿工作面瓦斯涌出量预测精度问题.     

瓦斯涌出量的AFSA-ELM预测模型

为准确预测瓦斯涌出量,提出人工鱼群算法(AFSA)优化极限学习机(ELM)的瓦斯涌出量AFSA-ELM预测模型.该模型采用AFSA对ELM中的输入连接权值和隐含层阈值进行优化选取,为提高模型泛化能力,以训练样本的10次10折交叉验证的均方根误差的平均值作为AFSA目标函数的适应度值.利用18组煤矿实测数据进行试验.研究结果表明:AFSA实现了对ELM性能的优化,AFSA-ELM预测模型对样本的拟合度高,且具有较高的预测精度和泛化能力,即AFSA-ELM预测模型可以有效地实现对矿井瓦斯涌出量的预测.     

灰色线性回归组合模型在矿井瓦斯涌出量预测中的应用——以铁法煤业集团晓南矿为例

瓦斯灾害是煤矿生产的头号大敌,随着开采深度的进一步加大和高强度机械采掘,瓦斯涌出量急剧增大,瓦斯灾害的威胁更加突出,给矿井的安全生产带来了很大的影响,因此对于未采掘煤层瓦斯涌出量的预测对于矿井的安全生产至关重要.本文以铁法煤业集团晓南矿为研究对象,结合GM(1,1)模型与线性回归耦合方法,对未采掘煤层的瓦斯涌出量做出预测评价,为矿井的安全生产提供指导.     

尾矿坝浸润线时空混沌模型及反分析

为了描述平行尾矿坝坝轴方向浸润线的演化并描述其非线性动力特性,以浸润线高度与坝体高度的比值作为状态变量,引入基于反应扩散过程的耦合单峰映象格子模型;提出了运用最小二乘法进行反演,求取模型中非线性强度a及耦合强度ε,进而确定浸润线时空模式的方法.对银山铅锌矿尾矿坝浸润线实测数据进行分析,结果表明耦合单峰映象格子模型能够较好地描述平行坝轴方向浸润线的非线性动力特性;通过反演方法可以得到浸润线的时空模式,并进而判断浸润线状态,为采取安全措施提供理论依据.     

基于分形理论的瓦斯涌出规律

针对煤矿开采时存在瓦斯涌出的问题,以瓦斯涌出量时间序列中的关键点作为插值点,按照分形插值方法,基于MATLAB编程,对煤矿瓦斯涌出量时间序列数据进行了分形插值曲线拟合;得出了不同时间段内瓦斯涌出量曲线及涌出趋势曲线.研究结果表明:应用分形理论进行瓦斯涌出的时间序列分析,定性描述了瓦斯涌出的非线性行为,定量解决了瓦斯涌出量时间周期问题,为瓦斯预测研究提供了一个有效的方法,具有较好的实用价值.