一种基于移动机器人行为的人员疏散的元胞自动机模型

紧急情况(如火灾等)下的人员疏散研究可为减少人员受到伤害提供必要的指导. 提出一种基于移动机器人行为的人员疏散的元胞自动机模型. 将疏散的人员看作是智能移动机器人, 其运动模式包括目标制导、避障、绕行和紧张行为驱动人员与环境的相互作用. 将移动机器人的运动模式与元胞自动机理论结合, 建立人员疏散模型. 针对不同移动速度的人员疏散模拟研究表明, 提出的模型能够比较准确地预测紧急情况下的人员疏散现象.     

考虑人员行为的元胞自动机行人运动模型

相对于车辆运动, 行人在变速、转向方面更加智能和灵活, 且轻微的推撞是可以接受的, 不像车辆那样受车道的严格限制, 此外其受周围环境包括一些潜在的意外或突发现象的影响更加多样和复杂, 从而显得混乱, 因此给模拟带来困难. 提出的二维行人运动的元胞自动机模型通过一些简单的规则制订和给定的参数, 研究了两向行人运动(包括从左向右和从下向上的行人运动)中出现的自组织和临界现象, 在本文给出的尺度范围内发现随着系统尺度和人群密集度的增大, 临界密度基本保持不变.     

基于元胞自动机的火灾中人员逃生的模型

在已有的元胞自动机交通流模型和行人流模型的基础上，提出了一个模拟火灾中人员逃生的基本模型，并介绍了其扩展模型的应用，主要特点是引入了“总危险度图”的概念，使得模型在确定人员逃生路线方面更加合理、方便。模型所有规则的确定都遵循一个总的原则：逃生的人员总是尽可能以最快的速度往最安全的地方运动。模型具有很强的扩展能力，可以很好模拟人员的智能性以及火灾场景的作用。用模型对大房间内人员的疏散过程进行了模拟，表明本模型具有较强的实用性。     

自动机网络和交通的模拟研究

自动机网络是空间变量、时间变量和状态变量皆为离散集的动力系统，由于计算机科学的发展，自动机网络已经在基础和工程应用中的显示出它的广泛适用性和重要性，本文介绍自动机网络和元胞自动要的理论和应用，元胞自动机交通模型以及对多种交通因素进行的模拟研究。     

考虑溶质原子拖拽效应及各向异性的元胞自动机法模拟钛合金单相区静态粗化

晶粒静态粗化是一种重要的物理现象,严重影响微观结构的演化和材料的力学性能.如何有效模拟这一过程已经成为该领域的研究热点.本文通过考虑溶质原子拖拽效应和晶界迁移各向异性对晶粒粗化的影响,建立了元胞自动机模型,并对钛合金单相区静态粗化过程进行了模拟.为了描述不同溶质原子的拖拽效应对粗化的影响,文中将溶质原子在beta相中的扩散速度等效转化成钛原子的迁移速度.为此,提出了定量描述溶质原子扩散速度与钛原子迁移速度之间转化关系的数学表达式.其中,表达式中考虑了影响溶质原子扩散速度的因素如溶质原子的半径、原子质量及晶格类型.通过引入参数c0考虑晶界迁移各向异性对粗化的影响.当c0为1时,则认为晶界迁移为各向异性,若为0时则认为是各向同性.将上述表达式应用到元胞自动机模型中,模拟钛合金(包括TC4,Ti17,TG6和TA15)在单相区的静态粗化现象.预测结果包括粗化动力学和组织演化与试验进行了对比,而且较为吻合.最后,讨论了时间、温度和化学成分对粗化的影响,以及本文元胞自动机模型预测粗化的局限性.