拓扑流体力学及其新近发展

拓扑流体力学是理性力学的一个重要研究方向,在理论上具有重要价值,在实践中日益显出独特的作用.本文试对该方向进行综述性介绍,目的是吸引更多的国内科研工作者进入这一重要领域.本文的重点放在流体螺度(Helicity)的拓扑内涵方面.除了列出螺度与数学纽结场论的关系(即与互缠绕、自缠绕数以及作者近年来发展出来的流体纽结多项式拓扑不变量之间的关系),还介绍了国际上在流体纽结复杂系综的能量-结构复杂性关系方面的研究.最后,通过超流涡旋纽结/链环重联的具体实例,展示了这一领域当中典型的数值计算方法.我们希望通过这种理论推导与数值计算同时呈现的方式,使读者对这一国际前沿交叉领域的核心问题、研究方法以及科研中可能面对的技术困难获得一个整体的了解和把握.     

基于网络最大流的城市雨水管网系统脆弱性评价

为了对城市雨水管网系统进行针对性的改建,在暴雨天提高事故抢修速度,需要对城市雨水管网系统进行脆弱性评价并找出脆弱管段.首先介绍了城市雨水管网系统排出雨水的干扰因素,提出了城市雨水管网系统脆弱性的概念,并逐一分析了影响城市雨水管网系统的因素,综合考虑各方面因素,建立了城市雨水管网系统的脆弱性评价模型.在此基础上,结合图论中网络最大流理论,寻找城市雨水管网系统中的脆弱管段.最后以西安某高校的雨水管网系统为例进行研究,测得了该高校雨水管网系统的脆弱度为0.877,证明该区域雨水管网脆弱性较低,不易形成内涝,并找出该高校雨水管网的脆弱管段.     

针对结构易损场景监测的传感器优化布置方法

基于结构易损性指数和结构体系的损伤系数定义了结构失效指标,该指标可用来判断易损场景发生后结构体系的失效状态.在特征向量灵敏度分析的基础上推导了该指标在模态参数不确定性影响下的估计方差,并且以所有易损场景下指标的方差和最小为优化目标,提出了以监测结构易损场景为目的的传感器优化布置模型,以及基于凸规划的求解算法.采用该方法对一个平面桁架结构的数值模型进行了传感器布置,并且根据模拟的受损结构的模态数据,计算了不同传感器布置方案下结构失效指标的均值和方差.结果表明,与传统方法相比,该方法可以提高对易损场景发生后结构失效状态的评估精度.     

山东省农业旱灾恢复力评估研究:基于社会受灾体的脆弱性与恢复力的关系

山东省是我国农业旱灾的频发区,该地区的旱灾具有发生频率高、持续时间长、影响范围广的特点,严重影响了当地的农业生产和经济发展,在这种情况下,对该省农业灾害相关问题展开深入研究对于制定防灾减灾策略意义重大.根据山东省农业系统脆弱性与灾后恢复力的内在联系,提出了一个适合本地实际的旱灾恢复力评估模型,并以历史数据为依托进行了恢复力指数的尝试性构建.结果表明,"气候"、"土地利用状况"、"农户收入"和"农业投入"4个指标是影响研究区旱灾恢复力的关键因素,旱灾恢复力在1980年~2013这30多年间总体来看比较平稳,其中1983年、1987年、1994年、1998年和2002年恢复力水平较低,1984年、1990年、1996年和2005年恢复力水平较高.根据该模型构建的恢复力指数测算结果预测得出2014年山东省旱灾综合恢复力空间分布情况为青岛市最高,聊城市最低.     

闽南地区群体建筑调查及易损性分析

为了深入了解闽南地区群体建筑的抗震性能,于2012~2013年初对福建省内厦门、泉州、漳州、龙岩、莆田等地的群体建筑进行了现场抽样调查.将区域内的建筑结构分为框架、砌体、高层、石结构等七种结构类型.通过列举其中典型的房屋结构,阐述闽南地区这些结构类型房屋的基本特点,抗震性能及存在的主要问题.收集各抽样房屋的结构类型、高度、年代、用途、使用现状等信息,运用类比法,计算出每栋抽样结构在各烈度下的震害情况.统计各结构类型建筑结构在不同烈度下的震害分布情况,得到相应的易损性矩阵,预测及评价区域内的震害情况.     

社会网络分析法在城镇工程基础设施健康评价中的应用

针对工程性基础设施网络拓扑结构不合理导致的全局性破坏问题,将社会网络分析(SNA)方法的密度、凝聚子群、K-核、Lambda集合、切点和中心度等计算概念引入基础设施网络拓扑结构评价,提出了由网络完备度、层级边关联度、局部稳定成份比例、节点脆弱性、荷载运行均衡度等指标构成的评价体系。通过对重庆长寿城区的电力基础设施实例研究发现,社会网络分析方法能够对设施网络拓扑结构与电网运行过程中的稳定性进行客观评价,能够找出电网过载点、对设施网络拓扑结构的紧凑程度和完整程度进行评价以及对网络整体的性能做出评价。     

基于时间Petri网的渗透测试攻击模型研究

针对攻击模型会因为描述的攻击参数不完备,导致实际应用价值降低的问题,提出一种以漏洞为基本粒度,基于时间Petri网的渗透测试攻击模型及构建方法. 该方法对已知漏洞列表构建单漏洞利用模型,通过整合形成渗透测试攻击模型,并提供快速和稳定的漏洞利用方案选择算法,获得相应攻击方案,以及完成一次渗透攻击所需最短时间. 实验结果表明,该模型及算法可以有效地描述攻击时间和攻击稳定性,可实际应用于渗透测试.      

基于域感知多域分簇拓扑感知应用层组播算法

为提高应用层组播生成树的稳定性和效率,提出了一种基于域感知的多域分簇拓扑感知应用层组播算法(Mul-Dom CTA).Mul-Dom CTA算法不仅能够通过链路的传输时延将相近的节点组织在一个拓扑域中,实现数据包的就近传输,而且能够通过节点度约束进行重定向,缓解加入顺序的差异对组播树的不利影响,构建相对稳定的组播树.仿真实验证明Mul-Dom CTA模型具有良好的聚簇能力,能够有效降低组播树深度,同时降低组播树数据包的传输时延.     

一类二阶非线性周期边值问题正解集的全局结构

用区间分歧理论与拓扑度理论,研究一类二阶非线性周期边值问题:■给出该问题正解集的全局结构.其中:λ0是一个参数;q∈C([0,2π\],[0,∞))且q不恒为0;f∈C([0,∞),[0,∞));g∈C([0,2π],[0,∞))且存在t_0∈[0,2π]使得g(t_0)0.     

改进的DebtRank算法与系统重要性、系统脆弱性研究

从影响因子、传播方式以及影响程度三个方面改进了DebtRank算法并应用到银行同业拆借市场模型中.研究发现,不发生机构倒闭时,在改进的DebtRank算法下系统的损失等于各个机构对系统损失的贡献之和;不同的初始冲击造成的系统损失、机构损失相互独立.根据机构的系统重要性、系统脆弱性是系统内生决定的假设,给出了DebtRank算法下机构的系统重要性、系统脆弱性权值与次序的定义,证明了一般意义下机构的系统重要性次序、系统脆弱性次序分别由损失矩阵列向量与初始所有者权益向量、损失矩阵行向量与初始所有者权益向量决定.另外,对我国银行数据的研究表明机构的系统重要性与系统脆弱性不一致,而且随时间变化,最后对系统性金融风险的监管提出了建议.