轴对称弹塑性问题的自然单元法

基于无网格自然单元法,提出了求解轴对称弹塑性问题的一条新途径.自然单元法是一种基于自然邻近插值的无网格数值计算方法,其形函数的计算不涉及复杂的矩阵求逆,也不需要任何人为的参数.本研究基于增量虚位移原理,建立了增量格式的轴对称弹塑性问题的自然单元法求解方案.由于自然邻近插值函数具有插值性,因此可以直接施加本质边界条件.为了避免每次迭代都形成和分解刚度矩阵,在每个载荷增量歩采用修正的NewtonRaphson法进行迭代计算.两个经典的轴对称弹塑性数值算例结果表明,采用增量形式的自然单元法求解轴对称弹塑性问题是行之有效的,并且具有较高的计算精度.     

旋转交错网格有限差分及其完全匹配层吸收边界条件

将完全匹配层吸收边界条件引入到旋转网格有限差分中, 用以解决在非均匀弹性和孔隙弹性介质情况下数值模拟中的吸收边界问题, 同时, 将旋转交错网格有限差分法用于数值求解等效弹性介质、孔隙弹性介质和各向异性弹性介质的波动方程. 与普通的交错网格有限差分方法相比, 旋转交错网格有限差分的好处在于不同的物理量只位于两个不同的位置: 应力和应变(或质点速度和位移)位于离散单元的中心, 而质点速度或位移(或应力和应变)位于单元的顶点. 经过这样的处理后, 弹性常数就不再需要进行平均(模拟非均匀介质时)或内插(模拟各向异性介质时), 因为此时所有的弹性模量都位于相同的位置, 且与应力或应变的位置相对应. 为了验证新算法, 对相同的模型采用了不同的算法计算和比 较. 研究结果表明, 旋转交错网格有限差分算法和普通交错网格有限差分算法的结果吻合很好. 不仅如此, 新算法能很方便地处理声阻抗差别较大的非均匀介质, 特别是在模拟充有液体或气体的裂缝介质时更具优势. 另一方面, 应用完全匹配层吸收边界条件可以大大减少人工界面产生的反射波. 当边界层的厚度超过半个波长时, 在人工界面几乎无反射波产生. 理论和数值模拟结果表明, 旋转网格中的完全匹配层吸收条件与普通交错网格中的吸收效果和处理方法几乎相同. 此外, 建立了在等效弹性、孔隙弹性和各向异性弹性介质中的完全匹配层吸收条件的速度-应力差分方程系统.     

基于统计建模的可训练单元挑选语音合成方法

提出了一种基于统计建模的可训练单元挑选语音合成方法. 在模型训练阶段, 提取训练语料库中的多种声学参数并训练各自对应的统计模型; 在合成阶段, 基于统计模型的最大似然准则实现语料库中最优备选单元序列的挑选; 最终通过波形拼接输出合成语音. 实验结果表明, 该方法可以有效改善传统单元挑选与波形拼接语音合成方法在系统构建自动化程度低、对专家知识依赖性强、以及合成效果稳定性不足等方面的问题. 此外, 针对单元挑选语音合成的特点,提出了一种新的最小单元挑选错误准则, 采用区分性模型训练方法进行模型参数的更新, 实现了系统构建的全自动化, 并进一步提高了合成语音的自然度.     

沁水盆地煤层气富集单元划分

根据煤层气的特殊性和复杂性，结合中国煤层气的分布情况，将中国煤层气富集单元划分为含气区、含煤层气盆地、富气区、富气带和煤层气藏(田)五级．在这一序列划分方案中首次提出盆地是煤层气富集单元中的重要一级，认为没有煤层就没有煤层气，没有盆地就没有煤层气藏．因此，“盆地”是煤层气藏赋存的重要单元．依据沁水盆地的地质条件和煤层气分布状况将其划分为沁南富气区、东翼斜坡带富气区、西翼斜坡带富气区、西山富气区、高平-晋城富气区等5个富气区．其中沁南富气区是勘探前景较好的富气区．     

一种优化的交错变网格有限差分法及其在井间声波中的应用

提出了一种优化交错变网格有限差分算法, 并在二维速度-应力关系的弹性波方程中实现. 利用频散关系守恒准则构造了四阶精度的差分算子, 该算法属于连续变网格方法, 不需要在精细网格和粗糙网格之间进行插值. 将优化算法的数值结果与解析解及八阶规则交错网格差分算法进行了比较, 验证了该算法的精度. 与基于Taylor展开的变网格有限差分算法比较可知, 优化算法的频散特性较好, 在数值模拟中可使用更粗糙的网格. 将提出的优化算法应用于复杂的井间声波模型. 该数值实例表明, 优化算法可以节省大量的计算内存和计算时间, 同时具有优良的稳定性.     

门式刚架中楔形柱平面内稳定长度系数的探讨

对门式刚架中工字楔形柱平面内稳定作了理论分析和探讨,推导了基于结构力学意义上柱的平面内一阶线弹性稳定性方程,对两端简支情况给出了平面内稳定长度系数的高精度近似解析解.给出了其他可能的近似支撑情况的边界条件,对4种支撑情况给出了平面内长度系数的袁和相应的修正公式.对于一般意义上柱的平面内长度系数给出了力学近似简化模型,并给出了符合一定条件的柱的长度系数的一种计算方法.另外,文章导出的一个微分方程解析解为推导工字楔形单元在压力作用下的转角位移方程提供了依据,即为二阶线弹性分析工字形变截面构件提供了理论依据.     

门式刚架中楔形柱平面内稳定长度系数的探讨

对门式刚架中工字楔形柱平面内稳定作了理论分析和探讨,推导了基于结构力学意义上柱的平面内一阶线弹性稳定性方程,对两端简支情况给出了平面内稳定长度系数的高精度近似解析解。给出了其他可能的近似支撑情况的边界条件,对4种支撑情况给出了平面内长度系数的表和相应的修正公式。对于一般意义上柱的平面内长度系数给出了力学近似简化模型,并给出了符合一定条件的柱的长度系数的一种计算方法。另外,文章导出的一个微分方程解析解为推导工字楔形单元在压力作用下的转角位移方程提供了依据,即为二阶线弹性分析工字形变截面构件提供了理论依据。     

泥石流危险性动量分区方法与应用

运用泥石流运动数值模拟和GIS相结合的方法模拟泥石流出山口后的运动全过程, 求得泥石流流速和流深分布, 确定泥石流过程中泛滥范围内任一点的最大动量, 建立了泥石流危险性动量分区模型Z = Khv. 根据考察和实验资料对委内瑞拉首都加拉加斯的Chacaito沟百年一遇泥石流运动过程进行了模拟, 利用动量分区方法划分出泥石流危险区.     

基于时驱硬球算法与格子玻尔兹曼方法的颗粒流体系统直接数值模拟

实现了一种直接数值模拟颗粒流体系统的耦合算法, 颗粒间相互作用由时驱硬球算法描述, 而流体的控制方程采用格子玻尔兹曼方法求解, 流固耦合用浸入运动边界法实现.该方法使用欧拉网格求解流场, 拉格朗日网格跟踪颗粒, 避免了非结构化贴体网格方法需要重新划分网格的问题. 通过模拟两个圆形颗粒在黏性流体中的沉降过程, 成功地复现了经典的Drafting-Kissing-Tumbling(DKT)过程, 验证了耦合算法的有效性.     

对河流突发性环境污染事故应急监控及日常监控管理研究——以螳螂川为例

目前河流突发性环境污染事故时有发生,如何减少事故的发生频率,降低事故对环境和人群的影响,具有极其重要的现实意义。文章以螳螂川上游水环境污染事故为研究对象,从如何对河流主要污染源实施监控、合理设置河流监控断面,对河流监控的手段和方法,以及如何预防和应对河流突发性环境污染事故进行了阐述和探讨。     

大自然之"最"的故乡

亚马孙流域是许多大自然之"最"聚集的地方. 最大的河流 亚马孙河是世界上最长的河流之一,它的长度约在6259千米到6712千米之间.     

淀山湖的保护与开发

淀山湖是面临开发的未来旅游胜地,淀山湖地区的建设有着广阔的前景。但是目前淀山湖及其周围存在着污染问题,必须引起注意。结合介绍淀山湖的七大功能,详细地分析了近年来淀山湖的水质观测资料和污染源情况,指出保护水质是开发淀山湖地区的关键。     

有限容积法离散方程截断误差本质及其来源

本文从有限容积法的原理出发,指出有限容积法离散方程截断误差的本质为离散表达式与守恒型积分方程的近似程度.基于该思想,推导了有限容积法离散方程截断误差表达式,该表达式与有限差分法截差表达式有显著的不同;并指出有限容积法中涉及的截断误差主要包含3个层次,分别为由界面上值的近似、界面通量的近似和离散方程的近似带来的截断误差.有限容积法界面通量截断误差包含法向和切向两部分,有限差分法不存在界面未知值近似和切向截断误差,因而即使对于常物性二维/三维问题,两者截差表达式也不相同.与有限差分法相比,有限容积法误差来源较多,单纯提高待求变量的离散精度并不能有效地提高离散方程的整体精度.此外,通过理论推导和数值试验证明了对于规则区域正交非均分网格,计算区域采用内节点法离散的计算精度总体上优于外节点法.     

水体自净的耗散结构特征

本文用耗散结构的理论解释了河流的水体自净问题，利用Ｓｔｒｅｅｔｅｒ－ｐｈｅｌｐｓ的ＢＯＤ／ＤＯ水质模型，讨论了河流的稳定性，并指出耗氧速率常数Ｋ１同温度、污染物质和时间有关。     

潍坊市水资源质量的现状及对策

为确定工业化和农村产业化给区域水资源带来的影响,本文利用潍坊市水利部门对区域内主要河流、水库的水资源指标监测数据,对照<地表水环境质量标准(GB3838-2002)>,采用科学方法对潍坊地区水资源进行了评价.结果表明,潍坊市水库水质保持较好,污染较差,但大部分河流由于受到工业污水和农村面源污染的影响,污染较为严重,出台措施协调环境和区域经济的发展关系刻不容缓.     

球面函数心电场展开法解心电逆问题

本文提出一种新的用计算机解心电逆问题的方法。根据静电场迭加原理将体表电位看成边界效应和心电荷在无限媒质中产生的电位和。用有限单元法求出边界效应在体表产生的电位,用球面函数展开心电荷在无限媒质中产生的心电场并用计算机求解,从而可从体表电位分布推测出心外膜和心肌细胞层内的电位分布。由于用球面函数展开心电场时,其座标中心根据心兴奋周期中不同的除、复极过程选取,所以推测精度比较高和实际测量值吻合得较好。     

面向具身智能的网格细胞群表征空间认知方法

与基于结构化场景建模的传统导航算法不同,哺乳动物通过内嗅皮层和海马体中多种神经细胞的分工协作构建认知地图,实现了适用于非结构化场景且具有强鲁棒性、泛化性的导航.随着认知神经科学、人工智能等领域的发展,类脑导航在近年来受到了广泛的关注,成为实现“具身智能”中机器人环境认知与导航功能的可行方案.本文结合大脑空间认知机理以及同时定位与地图构建算法,提出了一种基于网格细胞群表征模型的移动机器人认知地图构建系统.在该系统中,网格细胞模型与位置细胞模型协同配合完成了位置表征、路径积分的功能.基于公开真实数据集的实验,验证了该系统在认知地图构建任务中的有效性与网格细胞群表征模型的度量特性.此外,这种脑启发式的认知地图构建系统为进一步揭示人脑的空间认知机理提供了有效的实验环境.     

新型水浊度双管对比检测装置

<正>水是人类生命的源泉。近年来,河流、湖泊遭受污染的事件常见诸报端,我们青少年应对保护水环境多作贡献。于是我想,我们美丽的杭州城区的河流、湖泊的水质怎么样?能否利用我们所学的知识,对水况和水质情况进行检测呢?通过查阅资料后,我们发现在水质检测过程中,最为重要的数据就是水浊度,于是决定这次的调查和探究就围绕水浊度而展开。通过网络搜索,结合平时对水浊度的观察,我们发现水质好的     

DNA缩短法计算模型求解最大独立集问题

提出了一种基于环形DNA缩短法的新型计算模型. 该模型可以求解n个顶点m条边的图的最大独立集. 算法的时间复杂度是O(n+m). 随着问题规模的增大, 计算所需的试管数量呈线性增长. 在计算模型的生物操作中, 有两个主要技术: DNA分子内环化和DNA长度逐步缩短. 结合反向PCR(聚合酶链式反应), 磁珠吸附和环化酶催化等多种方法, 在求解步骤中, DNA分子的结构在线性双链DNA(dsDNA)、线性单链DNA(ssDNA)和环形单链DNA之间进行循环变化. 利用环形DNA分子的结构特点, 在计算过程中避免了DNA分子间重组. 为了证实该DNA计算模型的可行性, 利用其求解了一个最大独立集问题的实例.     

评《流域泥沙动力学模型》

泥沙的侵蚀、搬运、沉积是一个整体. 河流泥沙来源于流域泥沙, 流域环境决定着进入河流的水沙条件, 而水沙条件变化又进一步影响河床演变过程. 以前泥沙研究的重点集中在河流输沙与冲淤上, 而对流域面上的侵蚀产沙重视不够. 河流来水来沙条件是通过流域水土流失研究以及利用原型观测和经验方法得出的. 这方面的研究有较大的局限性, 至今还处于小流域的经验估算阶段. 因此, 加强流域泥沙研究, 从根本上揭示流域产流产沙与河床演变及江河治理的关系有重要意义. 钱宁院士最早开展流域来水来沙与河床演变关系的研究. 在20世纪70年代, 他通过观察黄河下游河床粗泥沙淤积现象, 认识到黄土高原粗泥沙来源对黄河下游河床淤积抬升起主要作用, 并初步划分了黄土高原多沙粗沙来源区的范围, 为黄土高原水土流失的治理指明了方向. 本人在黄河综合治理国家“八五”科技攻关项目中承担了“拦减粗泥沙对黄河下游河床演变影响”的课题, 对黄土高原自然地理条件、土壤侵蚀和输沙特性开展研究, 揭示了来水来沙减少对下游河床冲淤和演变的影响规律. 这些成果是基于对水文资料分析和河流水沙模型计算得出的, 但也需要从流域泥沙角度深入研究河流来水来沙与河床演变的响应关系...