量化三维网格模型复杂度的Fractal Dimension^(+)方法

对三维网格模型复杂度的评估及应用进行研究,提出基于Fractal Dimension^(+)方法量化三维网格模型复杂度。该方法利用分形几何学的分形维度来确定三维网格模型的不规则性;为了全面量化复杂度并且提高量化的准确性和可信度,在分形维度算法中添加孔隙比和亏格数的概念,全面考虑介质内部空间分布和几何结构的连接性以及孔洞分布的信息。对大量三维网格模型进行实验,结果表明Fractal Dimension^(+)方法可以有效计算出准确的复杂度。

滑动轴承转子系统中制造误差建模方法的研究

由于滑动轴承工作表面的制造误差与油膜厚度在同一量级(μm)上,制造误差对滑动轴承转子系统运行特性的影响不可忽略。为了更好地表达轴承所含制造误差的完整信息,揭示滑动轴承制造误差对系统运行特性的影响规律,圆柱曲面三维制造误差建模已成为滑动轴承研究领域中的一个研究发展趋势。通过概括滑动轴承制造误差建模方法的国内外研究现状,分析传统误差模型、分形理论误差模型以及SDT三维误差模型的特点,并阐述了三种常用误差模型在滑动轴承中的建模研究,总结了制造误差模型在滑动轴承转子系统中建模的现存问题。通过对比分析表明:SDT三维误差模型能够更加合理地表征滑动轴承完整误差信息,基于SDT的滑动轴承三维误差建模方法在滑动轴承误差建模与运行特性的研究中具有重要意义。

岩体裂隙面数量的三维分形分布仿真理论与技术

以岩体裂隙面数量分布具有分形特征为基础,建立了岩体裂隙面数量的三维分形分布仿真模型,并采用 VisualC++6.0 开发出岩体裂隙面数量的三维分形分布仿真系统。利用该仿真系统可方便地研究岩体内部任意剖面的裂隙迹线分布特征以及任何子块内裂隙面的分布特征,为岩体工程稳定性及其应力分布分析带来了极大的方便。

应用DLA模型对钢中夹杂物凝聚过程的三维模拟

应用分形理论的DLA模型,在三维条件下模拟了钢水中夹杂物的自然凝聚行为.结果表明,三维条件下的凝聚过程同样具有不确定性;凝聚体平行于X-Y平面分层切割,各个断面上形状都有很大的区别,电子显微镜下观察到的夹杂物应该与模拟结果类似;单体凝聚模式下,随粒子间距离增加,两粒子的平均凝聚比率都按照乘幂曲线下降;集团凝聚模式下,凝聚体数量随凝聚时间的分布类似于随机理论中F分布曲线,单体粒子的数量在凝聚过程中逐渐减少;无外力条件下出钢脱氧后夹杂物粒子的平均凝聚速度要比TD和LF后期大20倍左右,中间包里小夹杂物自然凝聚成为大夹杂物的可能性不大;由集团凝聚过程可凝聚条件的探讨可知,夹杂物粒子能否凝聚取决于粒子浓度和扩散系数的组合关系,粒子凝聚曲线呈指数形式.

分形理论在储集层横向预测和油气层判断中的应用

复杂的地质现象具有内部自相似特点，因此，可以用分形理论来进行定量预测。介绍了利用地震数据求取面积、关联、振幅3种维数的方法和原理，并通过建立的理论模型和计算3种维数，可以进行储集层预测和油气判断的工作。通过实例分析，表明分形分维技术能够较准确地反映地震波形特征和油气藏本身的变化，是一种比较好的进行储集层预测等工作的方法。

基于小波的2-D分形布朗运动分析与合成

1/f分形随机过程广泛地存在于各种自然现象和社会现象中 ,日益成为信号检测与估计、信号处理及图像处理的研究热点 .分形布朗运动是模拟此类信号的很好的数学模型 .小波因其所具有的多尺度分析能力成为分析分形信号的有力工具 .本文分析了二维分形布朗运动经小波变换后各尺度间小波系数相关结构的特性 ,提出了一种合成二维分形布朗运动的算法 ,并展示了其在和谐图案生成上的应用 .

基于改进二维分形模型的海面模拟方法

针对粗糙海面的非线性和自相似性特点,在带限Weierstrass分形函数的基础上,建立了改进二维分形模型,描述了表面谱与空间波数之间的正幂率和负幂率关系,针对P-M海谱给出了分形参数的定量描述,实现了对粗糙海面的模拟。仿真结果表明,模型能够生成不同风速下的海面模型,反映了小尺度波浪的细微结构和大尺度波浪的浪涌特性,不同尺度的组成波之间具有较好的自相似性,可以较好地模拟粗糙海面背景。

三维分形图案自动生成方法及其应用研究

为了实现分形图案计算机辅助三维化设计,以生成产品造型触感装饰效果,提出一种集成Visual C++、AutoCAD、Pro/E的三维分形图案自动生成方法。应用ObjectARX3.0开发了分形图案参数化自动生成软件,可简易获取各种分形图的.dwg(或.dxf)格式文件;在Pro/E软件中调入.dwg(或.dxf),通过其拉伸、扫描和映射等操作实现分形图的三维化设计。实例表明该方法可应用于产品造型设计中立体纹案的设计与实现。

储层岩石微观孔隙结构研究方法与理论综述

储层的微观孔隙结构直接影响着储层的储集与渗流能力,因此,研究储层的微观孔隙结构特征有利于对储层进行合理的分类评价,进而查明储层的分布规律,提高油气产能及油气采收率。在调研大量相关文献的基础上,对储层微观孔隙结构成因、实验方法、理论研究进展和综合评价等方面进行了系统的总结和阐述,并对国内储层微观孔隙结构研究中存在的主要问题进行了分析,指出国内微观孔隙结构的研究主要以传统的研究方法为主,存在与国内地质实际结合不够及定量化研究不足等问题。

多孔金属纤维烧结板多尺度形貌的快速三维建模

针对多孔金属纤维烧结板这一新型功能材料的多尺度形貌建模问题,基于机械加工表面微观形貌中存在的自仿射分形特性,拓展前期发展的三周期极小化曲面与Weierstrass-Mandelbrot分形几何快速合成方法,重点根据多孔金属纤维烧结板的结构特点,对Marching Cubes算法进行优化,以更高效地建立烧结板三维多尺度形貌的几何模型.同时,引入参数表征方法驱动分形TPMS对烧结板的形貌进行调整与控制.实例分析结果表明,所提出的方法可更有效地建立/控制多孔金属纤维烧结板的多尺度形貌模型;模型的有效性通过数值仿真和与其他方法的比较得到了验证.该建模方法可直接用于其他具有多尺度形貌的功能材料的数字化设计中,并促进其数值模拟技术的发展.

基于GIS的典型黄土小流域边界线分形特征研究

流域边界线是影响流域发育的重要地形控制线,尽管它不具有特征标度区间,但在不同的尺度上都有着精细的空间结构特征,具有重要的地理意义.论文以分形理论为指导,在借鉴现有河流与水系分形特征计算方法的基础上,结合GIS研究了典型黄土小流域边界线的分形特征值计算方法.以5m分辨率的高精度DEM数据为主要信息源,以陕西省绥德县韭园沟流域为典型研究样区进行了流域边界线的二维、三维分形特征值估算实验.实验结果表明流域边界线的三维分形特征值比二维分形特征值具有更好的区分度,可以较为客观地反映流域内部的地貌形态特征,今后应该进一步深化对流域边界线所蕴含的地学特征信息的科学认识.

基于RS/GIS的平通河流域土地利用格局变化及其分形分析

利用1988年和2006年两期的TM卫片和平通河流域地形图,运用RS/G IS软件,以马尔柯夫空间概率模型为基础,分析了平通河流域土地利用格局变化;以分形理论中的分维数理论探讨了土地利用的复杂性和稳定性。结果表明:平通河流域从1988年到2006年土地利用发生了普遍变化,其中耕地、有林地、灌木林地、草地、水域、村镇建设用地、未利用地的占有率从1988年的10.88%、57.62%、26.84%、1.58%、0.26%、1.30%、1.52%变化为9.31%、59.13%、27.47%、1.72%、0.24%、1.38%、0.74%;各土地利用的复杂性和稳定性总体呈波动变化的趋势,1988、2006年二时期的土地利用总平均分维值分别为1.444和1.357;总平均稳定性指数分别为0.056和0.143。二期土地利用类型平均稳定性排序为:草地(0.233)>水域(0.206)>村镇建设用地(0.198)>未利用地(0.175)>灌木林地(0.143)>有林地(0.138)>耕地(0.042)。耕地、有林地、灌木林地稳定性相对较差,草地和水域最为稳定。通过对流域内土地利用类型的格局变化和复杂性与稳定性的研究,可为流域内合理利用土地及防护林空间配置与结构优化提供依据。

准晶体结构的分数维特征

全面讨论了已发现的准晶体结构中的分数维结构的特征,计算出自相似比例因子、分数维结构的维数值及准晶体结构的准周期,论证了Penrose拼图也具有分数维图形特征。还论述了准晶结构多标度分形特征:主体部分为分数维模型;而分数维模型空洞部分的规则或非规则充填也符合分数维图形。最后讨论了准晶共轭结构的多标度分形特征。

裂隙岩体非饱和渗流的分形模型

基于毛细吸持理论和Sierpinski空间的假定,建立了用分维数表示的毛细压力-有效饱和度及毛细压力-相对渗透系数关系的裂隙岩体非饱和渗流分形模型。根据Monte-Carlo模拟技术由平硐资料生成三维裂隙网络,利用盒维数方法计算裂隙岩体体积分维数。探讨了分维数与裂隙渗透率的关系。结合糯扎渡水利工程实例,将模型计算结果与Brook-Corey模型对比,结果表明相对渗透率主要受最大裂隙开度的影响,当裂隙开度范围不大时,分形模型可较好描述岩体裂隙的毛细压力与有效饱和度的关系。当裂隙开度范围较大时,rmin<<rmax,忽略最大裂隙开度,模型可以等价于Brook-Corey模型。

具有地面起伏特征的三维场景回波模拟研究

由于雷达平台一般都是在三维场景中飞行,而三维场景具有地面起伏特征,因此具有地面起伏特征的三维场景回波模拟就具有很强的现实意义。本文分析了具有地面起伏的三维场景回波模拟的方法,阐述了三维场景的建模方法、DEM分形插值算法和利用平面单元模型计算后向散射系数的方法,讨论了雷达图像固有的几何畸变、斑点噪声对回波的影响,最后分析了雷达回波信号的结构,给出了回波模拟的时域算法和频域算法,完成了真实三维场景的成像仿真试验,得到了理想的结果,验证了本文所述方法的有效性。

基于冠层多维光谱的水稻镉污染胁迫诊断模型研究

鉴于镉对水稻各种生理特征参数的影响具有复杂隐蔽性,导致冠层光谱特征变化微小,需要采用一些方法增强和提取隐含在光谱中的污染弱信息.在水稻冠层高光谱数据和各种实测生化参数的支持下,利用主成分分析、独立分量分析和分形分析技术从高光谱遥感数据中提取镉污染弱信息,获取水稻镉污染敏感光谱因子,包括第一主成分F1、独立分量ICA1和光谱分维D.利用3个敏感因子分别构建水稻镉污染一维诊断模型,获得较好的诊断效果.进一步将3个光谱因子进行组合构建二维诊断模型和三维诊断模型,使污染胁迫诊断结果更稳定直观.

植物生长建模与可视化——回顾与展望

回顾了植物生长的建模与可视化研究 .为了加深对不同模型的目的、内涵与局限性的理解 ,该文对植物生长模型进行了分类 .在植物生长机研究中 ,对目前常见的分形方法、随机过程、人工智能等建模方法的特点进行了比较分析 .分别介绍了植物仿真与可视化方面的研究进展及其相关技术 ,以及植物生长软件的发展状况 .最后 ,总结了该领域研究中存在的主要问题 。

基于分形理论的爆破地震信号盒维数研究

基于分形理论,针对爆破地震信号的传播规律和特征,建立了其分形盒维数模型,应用这一模型计算出在岩石场地进行深孔爆破试验时所采集的爆破地震信号的分形盒维数值D。通过分析所得的分形盒维数值D的数理意义及其与场地介质的关系,研究爆破地震信号的分形特征。结果表明,爆破震动信号的分形盒数值D可作为描述爆破地震信号一个新的重要参数,该参量能够反映爆破地震波传递介质岩体性质的系统信息。

基于分形技术的铁路选线虚拟环境三维动态建模方法

运用分形技术实现虚拟选线环境中的三维动态建模。所建模型能在铁路选线虚拟环境仿真系统中模拟地面、背景天空、树木等的三维图像。与传统的静态建模方法相比,这种建模方式不仅具有较高的真实性和多样性,而且对整个三维场景的运动速度影响非常小。运用分形技术进行动态建模的方法能够取得很好的视觉效果,所建模型不但能够满足铁路三维动态建模的要求,还可以应用到其它三维场景中。

二维分形海面雷达后向散射截面

本文中通过坐标变换 ,在局部坐标系中 ,建立起了散射场与入射场之间的关系表达式 ,推导出二维分形海面散射矩阵 ,利用此结果数值模拟二维分形海面的全极化后向雷达截面不同入射角的分布 ,并数值模拟了不同风向时 ,后向散射雷达截面的变化 .发现四种极化方式下的雷达后向散射截面随入射角和风向分布图形完全相同 ,仅在数值上相差常数 .