一维逆时热传导初值问题的反演方法

利用同化方法对一维逆时热传导问题进行了研究。首先构造一个正问题,其初值为给定时刻的观测值,目的是获得足够多的观测值;然后利用变分同化对初值进行反演;最后进行数值模拟。数值模拟结果显示该方法可行且具有一定的抗噪性。     

一类热流耦合模型边界条件的反演计算方法

提出一种裂隙岩体中热流耦合模型边界条件的反演计算方法。基于单裂隙热流耦合模型,利用部分温度观测数据,反演计算出岩体和流体接触边界上的温度、温度梯度和对流换热系数。首先,利用分离变量法将热传导边值问题转化成第一类Fredholm积分方程,然后,基于正则化方法求解积分方程,得到岩体和流体接触边界上的温度和温度梯度,再得到局部换热系数,再利用梯度下降法求解一类无约束优化问题,得到总体对流换热系数,最后,对热流耦合方程进行数值计算。结果表明,提出的计算方法能克服反演问题的不适定性,具有较高的精度和较好的稳定性。     

二维瞬态热传导问题热物性参数反演

文章采用边界元法分析二维瞬态热传导问题;建立热扩散系数和导热系数反演问题的目标函数,利用共轭梯度法对该目标函数进行优化,引入复变量求导法求解目标函数梯度矩阵,该方法的求导精度优于常规差分法;探讨了迭代初值、测量数据随机偏差对计算结果的影响。迭代初值不同,反演结果都能收敛到精确解;随机偏差越大,迭代步数越多;随机偏差越小,计算结果越趋近于精确解。算例验证了方法的有效性和稳定性。     

基于两天MODIS数据的气溶胶光学厚度反演

气溶胶光学厚度(AOD)的反演对研究大气污染和人类活动的环境影响具有重要意义.利用连续两天的Terra/MODIS影像,依据0.47、0.55、0.66、0.86μm 4个通道的表观反射率与AOD在大气辐射传输中的关系,构造闭合的非线性方程组,通过求解方程组反演得到两天的AOD值,并与MODIS业务化的AOD数据及AERONET地基太阳光度计观测值进行对比.发现该算法的反演结果与地基观测值的相对误差在30%以内,同时也对反演的气溶胶波长指数及浊度系数等和地基观测情况进行了对比与讨论,证实反演结果与地基观测具有较好的一致性.这种基于两天MODIS数据的气溶胶反演是利用多幅卫星影像来反演气溶胶光学厚度的一次有效尝试,反演得到AOD值对环境污染监测有效补充.     

热传导方程反系数问题解的稳定性

研究了一类热传导方程反系数问题,在已知一些观测数据前提下,利用最优控制方法,构造了一个新的泛函,并在一定的条件下,证明了极小化泛函问题解的稳定性.     

基于伴随同化法的一维河流水质模型参数反演

本文利用伴随同化法研究了一维河流水质模型中污染源源强与纵向离散系数的反演问题.伴随同化法通过使模型计算值尽可能接近实测值即模型计算值和实测值的距离(目标函数)最小来反演最优模型参数,利用拉格朗日算子法将以模型方程作为约束条件的反演问题转化为无约束最优化问题,并利用最速下降法求解.在污染源源强反演算例中,利用河道一维瞬时污染源的解析解作为约束条件,开展了4个污染源源强反演的数值实验,采用不同组合源强初值进行反演计算均能取得较好的演算效果,验证了该方法对多参数的适用性以及对初始值的鲁棒性.纵向离散系数反演算例中,以河道上下游相邻断面的浓度关系为模型约束方程,采用Guymer(1998)示踪实验中得到的观测数据反演河道纵向离散系数,得到的纵向离散系数值比传统的演算法得到的结果更加准确.     

热传导方程Robin系数反问题解的唯一性及正则化解的存在性

Robin系数在热传导模型中刻画了热传导区域边界上的热交换,是一类非常重要的参数,本文基于某小时段温度测量值反演热传导模型中的Robin系数.首先,在边界值以及测量值满足一定的光滑性条件时,给出了反问题解的唯一性;其次,基于Tikhonov正则化思想,通过构造目标泛函将反问题转化为求目标泛函的极小值,并证明了泛函极小元的存在性.     

一类扩散方程初始值反演的FR方法

利用FR方法研究了一类扩散方程的初值反演问题,拓广了FR方法在方程系数反演问题的研究.FR方法是一种不受空间维数、边界条件限制的反演方法.推导了FR方法在初值反演中算法的基本公式,且给出了一维扩散方程初值反问题的数值算例.     

双曲型热传导方程双参数的同步反演

为解决双曲型热传导方程双参数同步反演问题,基于由材料表面检测到的光热频谱信号,利用脉冲谱技术和正则化方法,对非均匀固体样品的热弛豫时间和热传导系数予以深度剖面同步重构.在数值实验中,分别模拟了单调和非单调分布2套参数进行形态重构,并考虑噪声对重构的影响.结果显示:重构数据与原始数据吻合度良好,所建立的算法具有较好的稳定性和抗噪性.     

遗传算法求概率积分法预计参数程序设计

目前基于概率积分法求取地表移动预计参数的优化算法,如线性最小二乘法,具有易发散、易出现局部解、对初值要求较高、抗粗差干扰性弱等问题。遗传算法(Genetic Algorithm)是一种高效的全局寻优搜索方法,采用人工进化的方式对目标空间进行随机优化搜索。采用遗传算法,利用地表任意点的概率积分法数学模型编写了求取地表移动预计参数的程序,通过皖北某矿井的1013工作面的观测数据并结合地质采矿条件反演了地表移动预计参数,通过与传统的优化算法所求取的参数比较,证明了遗传算法反演结果的准确性和可靠性。     

变系数Fisher型方程的相似约化

给出了变系数Ｆｉｓｈｅｒ型方程的相似约化,并且构造出了它的解析解     

生物传热方程中灌注率函数的数值反演算法

本文研究了一类生物传热方程的灌注率函数反演问题.基于附加的非局部条件和有限差分的Crank-Nicolson方法,构造了重建灌注率函数的迭代算法;经进一步简化后,得到了反演灌注率的一个显格式.为克服计算的不稳定性,引入移动平均滤波方法对误差数据进行去噪,算例结果表明结合移动平均滤波去噪的数值反演算法是可行的,能有效反演...     

高分辨率双侧向和双感应测井联合反演

利用电阻率测井理论和反演技术,建立了高分辨率双侧向(HRDL)和高分辨率双感应(HRDI)测井响应的联合反演算法,对HRDL和HRDI测井曲线进行连续反演.构造不同层厚的地层模型,将联合反演结果和单一HRDL反演以及HRD I反演结果进行了对比,结果表明:联合反演不仅可以同时确定地层真电阻率、侵入深度和侵入带电阻率,而且还可以改善测井反演问题中解的局部收敛性和多解性.对现场HRDL和HRDI测井曲线的联合反演结果也证明了其有效性和可靠性.     

初始场与边界热流同时识别反问题的正则化方法

考虑含Neumann边界条件的一维热方程的初始场与边界热流同时识别反问题. 首先, 给定右边界热流密度及温度值和终止时刻温度值, 建立Fredholm积分方程组模型, 证明其解的唯一性. 其次, 构造左边界热流密度与初始温度场同时反演的正则化算法. 数值实例结果表明, 采取的数据预处理算法及改进正则化方法, 双函数反演的精度更高.     

四阶非齐次方程(Δ_x~2-Δ_y~2)u=f(x,y)解的中量定理及其逆定理

Asgeirsson中量定理表明超双曲型方程的Cauchy问题一般是不适定的。利用非齐次超双曲型方程的中量定理的结果和积分、微分的性质与关系 ,得到了高阶非齐次方程 (Δ2 x-Δ2 y)u =f(x ,y)解的中量满足广义轴对称位势非齐次方程 ,并证明了其逆定理     

蚁群算法中挥发系数与迭代次数和最优路径长度关系研究

蚁群算法中挥发系数ρ对算法的收敛速度和全局最优路径有很大的影响。以TSP(Traveling Salesman Problem)问题为例,深入探讨了挥发系数与收敛所需迭代次数、全局最优路径长度之间的关系。首先通过对相关文献提供的研究进行归纳和总结,提出了挥发系数与迭代次数、最优路径长度之间的关系假设。然后编程读取不同的挥发系数值对应的迭代次数与最优路径的长度,并对所读取的数据进行分析拟合。最后验证了所提出的关系假设的正确性。     

常系数齐次线性微分方程组的初等变换解法

本文利用初等变换将常系数齐次线性微分方程组的求解问题转化为若干个相互无关的高阶常系数齐次线性微分方程的求解问题。     

GCR算法的残量与系数阵谱分布界间的关系

本文探讨了GCR算法的残量与系数阵谱分布界间的关系,分析了其局限性及可行性,给出了粗略的判别标准,并与古典的共轭斜量法解法方程组的方法作了比较。最后的数值试验验证了所得结论。     

基于难度系数的加权关联规则在试卷评估中的应用

针对传统的关联规则在试卷评估中应用出现的问题：由于试题的难易程度不同,被答对的概率也不一样,即数据集中数据项发生的概率不一样,数据项具有倾斜支持度分布的特征,选择合适的支持度阈值挖掘这样的数据集相当棘手。文章提出了基于试题难度系数加权的关联规则挖掘算法,从而解决因试题难度不同而导致数据项出现的概率不均的问题,发现更多有趣的关联规则,并且理论上证明了基于难度系数的加权关联规则算法保持频繁项集向下封闭的重要特性。     

分数阶扩散方程中多参数联合数值反演

考虑一维空间分数阶扩散方程中同时确定空间微分阶数、扩散系数和源项的多参数联合反演问题.基于空间分数阶导数离散系数的性质和快速傅里叶变换,给出求解正问题的一种新的差分格式.利用同伦正则化方法对所提的空间微分阶数、扩散系数和源项的多参数联合反演问题进行精确数据与扰动数据情形下的数值反演.结果表明:同伦正则化算法对空间分数阶扩散中的多参数联合反演是有效的.