基于Fortran语言的地球外辐射带电子三维数据同化建模

开发地球电子辐射带的数据同化模型,对于理解辐射带电子的动态演化过程和辐射带空间天气预报具有重要意义.结合范阿伦卫星的辐射带电子观测数据和外辐射带三维扩散模型,采用卡尔曼滤波算法,本文开发了基于Fortran语言的外辐射带电子三维数据同化模型(Three-dimensional Data Assimilative Model of Outer Radiation belt Electrons,简称TDAMORE),实现对L^(*)=3~7、能量范围为0.1~5 MeV、投掷角范围为5°~90°的外辐射带电子时空变化过程的三维重构.通过对2018年8月期间外辐射带电子通量演化过程的重构,证实TDAMORE模型可以较好地重现不同能量和不同投掷角电子通量在磁暴前后的演化特征.通过分析电子通量的观测和同化结果之间的相关系数、平均误差、平均绝对误差和均方误差,发现对于能量低于4 MeV的电子,观测与同化结果之间的相关系数基本大于0.8且误差相对较低.而对于更高能量的电子,观测与同化结果之间的误差相对较高,这可能是同化模型忽略了电磁离子回旋波对电子的散射损失导致的.

Fortran内存泄漏静态检测方法研究

内存泄漏在没有垃圾回收机制的语言中是常见的问题,虽然Fortran95引入ALLOCATABLE数组解决了部分泄漏问题,但是通过指针申请内存资源仍然会造成泄漏,现有研究对Fortran内存泄漏的检测流程适配度不高且面向Fortran内存状态分析的效率和精确度上仍存在优化空间.针对这一问题,本文提出了一种面向Fortran指针引发的内存泄漏静态检测方法.首先引入指针引用控制流图(PR-CFG,Pointer Reference-Control Flow Graph)来精简程序模型,并符号化程序节点的内存状态信息,依据数据流生成路径敏感的符号化函数摘要作用于过程间分析,最终通过PR-CFG节点上由抽象内存状态计算得到的内存状态集进行故障模式状态机的状态转化来实现内存泄漏的检测.实验表明,本方法提高了Fortran指针引发内存泄漏的检测精度和效率,降低了检测的误报率.

菱镁矿输送床轻烧过程模拟与分析

利用Aspen Plus对菱镁矿输送床轻烧过程进行系统模拟.通过外接菱镁矿分解动力学方程Fortran子程序建立第一级旋风预热器内同时进行气固换热(煅烧炉出口的高温烟气与预热菱镁矿原料)与菱镁矿预分解反应模型(简称气固换热预分解模型),并与先进行气固换热、后发生固体绝热预分解反应的模型(简称固体绝热预分解模型)进行对比.结果表明气固换热预分解模型计算得到的预分解率更大、系统的能量效率更高、能耗更低.基于此模型,进一步研究轻烧温度、菱镁矿含水量对轻烧过程的影响,结果表明:随着轻烧温度和菱镁矿含水量的增加,系统能量效率逐渐降低、能耗逐渐增加,特别是菱镁矿含水量对整个轻烧系统的可操作性影响显著.

基于CAD二次开发的流场可视化研究

水动力流场计算是水利工程及航道整治工程研究中涉及的重要内容。为实现流场可视化自主研发和便于编辑,提出一种基于CAD二次开发的流场生成及可视化方法。采用Fortran和C#的混合编程技术,基于动态链接库,通过C#与Fortran参数的传递,对AutoCAD进行二次开发。该方法可以在AutoCAD平台上快速绘制流场矢量图和流场云图,也可用不同颜色表示数值的大小,从而实现流场的可视化编辑。以三峡库区长寿河段为例,对该方法进行演示和应用,结果表明其具有较好的可视化效果和实用价值。

明槽恒定非均匀渐变流实用计算程序编制

明槽渐变流水面线计算是计算水力学的重要课题之一,水面线计算也是后续工程设计的基础,在工程实践中具有十分重要的意义。工程实践中明槽非均匀流水面线求解常采用“分段求和法”,传统求解手段是采用查算图表或基于Excel表格进行逐步试算,但计算量大且精度不高,难以适用复杂边界条件下的非棱柱体水面线计算;为提高设计工作中求解该类问题工作效率,通过对恒定渐变流微分方程进行数值求解,采用“逐段求水深”方法,基于Fortran语言编制了适用于非棱柱体明槽水面线计算程序,可适用于渠道缓流、溢洪道急流等各类水面线计算需要,通用性强、操作简单、功能实用、自动化程度高;计算案例表明该程序计算结果可靠,完全满足工程计算需要。

提高架空配电线路耐雷水平的仿真分析

为了提高配电网抵御雷电灾害的能力,通过定量计算,提出了有效的防雷措施。利用ATP-EMTP仿真软件,结合规程算法计算几种绝缘子配置方案下的耐雷水平。采用数值计算方法,借助Fortran语言,建立了有限长线路两端接非线性负载时的感应雷过电压数学模型,计算氧化锌避雷器(MOA)安装间距与线路闪络降低百分数之间的关系曲线。结果表明:绝缘子采用不平衡布置时,6/10kV线路雷击跳闸率降低了84.2%,35kV线路降低不明显,建议采用复合绝缘子,雷击跳闸率可降低34.5%。多(少)雷区较之没有安装MOA时,6/10kV和35kV线路每300m(600m)安装1组避雷器分别可降低感应雷事故75%和81%(59.4%和69.9%)。计算结果为配电网线路防雷设计、改造提供了参考依据。

船舶在远场水下爆炸载荷作用下动态响应的数值计算方法

提出了一个利用 MSC/ DYTRAN数值模拟水面船舶在远距离水下爆炸载荷作用下动力响应的方法。用FORTRAN语言编译用户子程序 ,在近场水域边界处加上冲击波载荷以模拟远场爆炸效应 ,进而利用 DY-TRAN中强大的流固耦合计算功能 ,计算船体在水下冲击波作用下的动态响应。同时研究了边界定义和单元划分对冲击波传播的影响。该方法弥补了 DYTRAN计算远场水下爆炸的某些不足 ,计算所得到的船体附近的自由场压力与经验公式的结果基本一致 。

北京城市集中供热节能气象预报系统研制

以气象 热力试验数据建立的供热气象节能模式、指标体系为依据 ,依托常规气象业务系统 ,选取ACCESS2 0 0 0作为数据库系统 ,利用FORTRAN和VC计算机语言的混合编程技术 ,开发了北京城市集中供热节能气象预报系统 ,并于 2 0 0 2～ 2 0 0 3年采暖季在北京市专业气象台和北京市热力集团公司投入应用 ,为实时供热调度提供依据。着重介绍系统的组成、研制内容和系统运行情况。

大型网络系统可靠度计算新方法

在大型网络系统可靠度的不交最小路集算法基础上，提出大型网络系统可靠度的不交最小路集算法的实现新方法。由于直接采用两节点之间弧表示逻辑运算，编程实现过程直观而简便，根据需要可以提供网络系统的全部最小路集、全部最小割集和系统可靠度，并且采用Fortran 90语言和C++语言编程，为大网络系统的可靠度和不可靠度分析提供了计算模块。

一种绘制等值线图的新方法

从分析各种网格法的缺点入手,依次介绍了从数据网格可视化,等值面图到等值线图的详细过程.这种等值线绘制的方法综合利用了AutoCAD、Photoshop、Fortran等几种工具,通过逆向思维和转换处理,把一个复杂的等值线绘制问题分解成了几个简单的问题.该法对工程实际而言更简单、方便、易掌握,且从实用的意义上来说,是值得推广并继续深入研究的.

Fortran与Delphi混合编程

论述了Fortran和Delphi两种语言混合编程的基础 ,并就两种语言之间调用约定的协调 ,包括标识符命名、参数传递方式等 ,以及动态链接库的导出和导入 。

渗流反分析中交替迭代算法神经网络研究

针对经典算法BP网络存在的一些缺陷,提出了一种交替迭代算法神经网络,并用FORTRAN语言编制了该程序。在相同的初始条件下,将交替迭代算法神经网络和经典算法BP网络进行了比较,得出了交替迭代算法神经网络的特点和优点。在算例中,基于人工神经网络的非线性特点,在三维渗流有限元的基础上,结合该原理反演了水闸地基的渗透系数比值。与真实值的比较说明,反演结果是精确的,从而更进一步验证了该方法应用于反演分析中的可靠性。

VC与Fortran混合编程及其在大地电磁测深中的应用

Fortran语言是目前流行较广的适用于科学计算的高级语言 ,VC( Visual C)更擅长图形系统的开发。因此 ,在开发交互式解释系统软件时 ,常常将 VC与 Fortran进行混合语言编程。目前 ,大地电磁测深的资料处理与正、反演软件都是用 Fortran语言编写的 ,为了避免资源的浪费 ,提高大地电磁测深的资料处理与解释系统的开发效率 ,在开发大地电磁测深一维交互式解释系统时 ,对大地电磁测深中的计算部分仍用现有的 Fortran程序 ,对有关的界面与图形系统的开发部分用

Fortran DLL组件集成到.NET平台(一)

针对新出现的.NET平台不支持Fortran语言,不能将Fortran开发的数学模型直接融入.NET平台的实际情况,提出在VisualFortran环境中将数学模型重构为动态链接库DLL,VisualStudio.NET通过平台调用来使用DLL中计算例程的方法,来集成Fortran数学模型.开发实例对典型的数学模型进行了模拟,结果表明这种方法是可行的,从而为Fortran数学模型集成到.NET平台提供了一种有效的途径.

混合编程与Fortran计算程序可视化

本文探索了用ＶＣ＋＋，Ｆｏｒｔｒａｎ，ＯｐｅｎＧＬ进行混合编程的方法。该方法充分发挥了三种语言各自的优点，既能设计出画面丰富多彩，方便人机对话的界面，又能最大限度利用已有的用Ｆｏｒｔｒａｎ语言编写的程序资源，并实现计算结果的可视化。用作者已有的用Ｆｏｒｔｒａｎ语言编写的源程序进行了尝试，结果良好。

基于GIS的南海台风风浪预报系统

探索了以组件式GIS为平台集成风场与海浪数值模型的关键技术研究及其实现过程,成功构建了南海台风风浪预报系统。该系统实现了数值模型计算所有阶段,即模型前处理、模型计算、模型后处理以及模型计算结果与GIS的无缝集成,大大提高了模型应用的可操作性和决策效率。经半年以上时间的使用,取得了良好的运行效果。

不对称型双体船初稳性研究

对不对称双体船初稳性进行初步研究。依据船舶静力学基本原理推导出不对称船体初稳性高的理论计算公式,并将其编制成FORTRAN程序用于计算不对称船体的初稳性高及判断不对称船体初稳性的好坏。传统的对称型船体作为不对称船型的特例,可以通过这个程序简便地计算出初稳性高。

Fortran COM组件集成到.NET平台(二)

针对新出现的.NET平台不支持Fortran语言,不能将Fortran开发的数学模型直接融入.NET平台的实际情况,提出在Visual Fortran环境中将数学模型直接重构为基于组件对象模型COM的组件,Visual Studio.NET通过平台调用使用COM计算组件的方法,来集成Fortran数学模型.开发实例对典型的数学模型进行了模拟,结果表明这种方法是可行的,从而为Fortran数学模型集成到.NET平台提供了一种新的途径.

基于动态链接库的Visual C++混合编程

为了在不同的编程语言中实现取长补短,探讨了动态链接库(DLL)在Visual C++混合编程中的多方面应用。结合Visual C++的编程环境,分析了DLL的技术特点与调用方式。基于DLL技术,分别讨论了Visual C++如何与Visual FORTRAN、MATLAB以及VisualC#等进行混合编程,并利用一些生动的示例代码进行了说明。实验结果与分析表明了利用DLL进行混合编程的优越性。

基于Kalman滤波法与正装分析法对桥梁施工控制研究

目的为了提高大跨度连续梁桥施工控制中结构分析的精度问题,提出了将Kalman滤波法与正装分析法相结合进行施工控制的计算,从而改善倒装分析法的不足.方法通过建立Kalman滤波模型得出最优无偏估计值,然后结合正装分析法的模型预测成桥的最终状态.将滤波分析程序与有限元软件Midas/Civil通过计算机Fortran语言连接起来,形成一个用于桥梁监控计算分析的系统程序.结果通过工程实例分析表明,通过该方法得出的成桥线形与设计线形的最大偏差仅为1.3cm,线形平顺,达到了理想的控制目标.结论应用笔者提出的方法,有较高的计算精度,满足设计线形的偏差要求,能较好地解决桥梁施工中较多出现的波浪线形问题.