Networked Evolutionary Model of Snow-Drift Game Based on Semi-Tensor Product

This paper investigates the networked evolutionary model based on snow-drift game with the strategy of rewards and penalty. Firstly, by using the semi-tensor product of matrices approach, the mathematical model of the networked evolutionary game is built. Secondly, combined with the matrix expression of logic, the mathematical model is expressed as a dynamic logical system and next converted into its evolutionary dynamic algebraic form. Thirdly, the dynamic evolution process is analyzed and the final level of cooperation is discussed. Finally, the effects of the changes in the rewarding and penalty factors on the level of cooperation in the model are studied separately, and the conclusions are verified by examples.

防撞护栏对公路风吹雪雪害作用机理研究

随着中国交通强国战略的持续推进,高等级公路在路网中的比重持续增加,交通安全设施的布设数量也越来越多。内蒙古自治区锡林郭勒盟冬季漫长、风力强劲,是中国深受风吹雪灾害影响的典型地区之一,通过实地调查发现,因交通安全设施导致的“道路雪阻”“视程障碍”等公路风吹雪雪害问题日益突出,严重制约了公路交通运输功能的有效发挥,严重影响了当地经济和社会发展。其中,防撞护栏诱发风吹雪雪害的路段数和严重程度远超其他交通安全设施。因此,该文基于锡林郭勒盟公路风吹雪雪害的实地调查与分析,通过计算机仿真的方法,主要研究作为公路交通安全设施的防撞护栏对整体式公路路基断面风速流场的影响与作用规律,弥补防撞护栏对风吹雪雪害形成机理研究方面的滞后与欠缺,同时也为中国风吹雪地区公路防撞护栏的布设与雪害防治提供理论依据。

黑龙江省公路风吹雪路域特征与技术对策

根据风吹雪路段的路域特征,分析路线走向、冬季风向、路基横断面形式、地形地物等对黑龙江省公路风吹雪雪害的影响。指出公路风吹雪雪害与路域特征构建的流场条件有直接关系,其影响因素复杂,需要根据不同的路域特点和雪害状况采取针对性技术对策。

基于Fluent软件的风向夹角对高速公路半路堑风吹雪影响研究

对高速公路两种半路堑路况进行Fluent数值模拟,分析风向夹角对半路堑积雪浓度的影响,得到半路堑积雪分布规律,为高速公路选线设计提供理论参考。结果表明:随风向夹角增大,背风半路堑积雪浓度整体为增加趋势,风向夹角为90°时积雪浓度最高,达到79.18 kg/m~3,形成严重的风积雪灾害;迎风半路堑整体浓度浮动趋势在5 kg/m~3以内,且积雪浓度在20 kg/m~3以下,不足以形成风积雪灾害。在风吹雪灾害频发地区进行高速公路选线设计时,应减小公路与主风向之间夹角,减少风吹雪灾害的发生。

持续时间下路堑内风致积雪数值模拟研究

路堑是风吹雪灾害最为严重的路基形式之一,为给实际道路断面设计和风吹雪灾害的防治提供参考依据,文中针对交通线路中常见的路堑展开研究,基于Fluent中的Mixture模型对风雪两相流进行模拟,同时对模拟结果进行验证。研究路堑风吹雪灾害中的积雪分布规律,并对积雪分布演化过程中的流场进行比较分析。结果发现路堑下风坡位置形成局部突出积雪与路堑内产生漩涡再附点有直接关系。不同时刻路堑内雪相浓度受积雪量增加和风速流场变化的影响,其值整体上增加,且雪相浓度最大值在上风坡坡顶附近出现,研究可为路堑内积雪灾害预测以及风吹雪两相流数值模拟参数取值提供参考。

铁路站场风吹雪分布特征研究

风吹雪现象会影响铁路运输安全,积雪严重时阻断铁路交通。因此该论文基于建立的铁路站场和车辆的多相流仿真计算模型,对有无列车停站和不同股道数对风雪场分布特征的影响进行了分析。研究表明,站内无停车时,迎风侧路基区域的流速较低,而站内顺风向的流速逐渐增加,风速和积雪分布的变化趋势相对平缓;而在站内有停车时,列车上风侧存在一个长约8 m、高为2 m的流场减速区,下风侧存在一个长约5 m、高为0.5 m的流场加速区。列车上风侧近处和下风侧远处的雪量增加,上风侧远处和下风侧近处的雪量减少。同时,站场内的股道数也会影响风雪场分布,增加股道数时,站场内的雪量最小值和平均雪量减小,但雪量最大值较为接近且位置都在列车上风侧;站场内的流场变化是雪量分布差异的根本原因,股道数的增加减缓了站场结构对风吹雪的影响作用。

首都国际机场3号航站楼屋面雪荷载分布研究

采用两相流理论模拟风荷载雪漂作用,认为空气相和雪相的关系为单向耦合,雪在风(空气相)的作用下发生漂移.对通用计算流体动力学软件FLUENT进行了二次开发,计算了在风作用下积雪发生迁移后屋盖表面的雪压分布,并对雪荷载改变量以及雪压分布的规律进行了分析,为结构设计提供了依据.

锡林郭勒典型草原植被高度和盖度对风吹雪的影响

采用野外调查与风雪流实测的方法对内蒙古锡林郭勒大针茅典型草场风雪流与植被高度、盖度的关系进行了研究.结果表明:随着草场退化程度的减轻和草场植被高度、盖度的增大,下垫面粗糙度、积雪厚度和积雪量呈增大趋势,而近地表风速、移雪强度与上层含雪量则呈下降趋势.移雪强度与距地表高度,积雪深度与植被高度,积雪深度与盖度间均符合指数函数关系.中度、轻度退化草场和封育草场的积雪深度分别是重度退化草场的1.7、3.1和5.2倍.随着退化程度的增加,风吹雪灾害形成的可能性增大.加强草原保护与建设,对减轻风吹雪危害和积蓄积雪资源具有重要作用.

立方体模型周边风致积雪飘移的数值模拟

基于两相流理论模拟立方体周围的积雪飘移.采用各向异性的雷诺应力模型(RSM),通过改进动量方程和湍流方程的源项来考虑雪的浮力和惯性力对风(空气相)的影响.以立方体模型为研究对象,首先将改进模型计算的表面风压分布与实测结果进行了对比,接着把改进模型的雪飘移计算结果与未改进模型的计算结果、实测结果进行了对比.结果显示,改进后模型的模拟结果与实测结果更加吻合,立方体模型周边雪颗粒的沉积侵蚀趋势表现一致.在立方体迎风侧的前方区域及两侧气流分离区出现了明显的侵蚀,紧靠背风侧后方区域出现了沉积.

风吹雪数值模拟的两方程模型方法

采用两相流理论,根据雪颗粒的运动机理,提出了新的两方程数值模型方法,认为跃移层传输方程中的源项与壁面摩擦速度、雪层阀值摩擦速度的相对大小有关,并引入待定系数来确定源项的缩放比例。接着基于数值试验的方法开展参数分析,采用将不同参数条件下的跃移质量浓度与经验公式结果进行比较的方法来确定待定系数。为了验证该方法的适用性,对开阔场地条件下的风致积雪运动进行了模拟,并与实测数据进行了比较。结果显示,数值模拟结果与实测数据吻合较好,能够定量地重现风致积雪运动的重要特性。模拟的跃移层雪质量浓度与实测结果比较一致;而悬移雪质量浓度偏高。总质量传输率的模拟结果落在实测值范围之内。

风吹雪灾害防护林格局及配置研究

随着高寒区经济的大力开发,对较大区域面积实施风雪灾害的防护显得日益迫切,建立防护林是最经济、最有效和最持久的方法。以新疆吉木乃县为研究地点,在充分分析风速、风向等气象资料的基础上,结合当地土壤立地类型和乡土树种,研究当地风雪流的发生发展规律、风雪灾害特点和成灾机制,构建防雪林营造技术模式,以期为风吹雪地区减轻风雪灾害提供理论与实践参考。

大跨度膜屋面风致雪压的数值模拟研究

风荷载是影响结构表面积雪分布的重要因素.本文应用雪漂理论,采用CFD数值模拟技术对由风荷载影响引起的膜结构表面积雪分布规律进行了研究.计算了典型形状膜结构在不同风向角下周围的雪漂运动和风致雪压,总结了膜结构表面风致雪压的分布规律.结果表明风荷载的作用会造成膜结构表面雪压分布的改变.研究结果对膜结构实际工程抗风雪设计提供了有价值的参考.

中尼公路雪害及防灾对策

本文在大量野外实地调查基础上 ,通过对中尼公路沿线风吹雪、积雪和雪崩成因背景的分析 ,揭示了中尼公路雪灾的分布规律和形成机制 ,并提出各类雪灾的防治对策。对康山桥特大雪崩灾害进行了深入研究 ,提出了可供实施的整治方案及进一步工作的建议 。

积雪漂移对空间结构动力稳定性的影响

以一单层柱面网壳为例,以Budiansky-Roth准则为动力失稳判别准则,研究积雪漂移对风雪耦合作用下空间结构动力稳定性的影响。由风洞试验获得结构表面的风荷载时程,通过数值方法模拟风力下积雪在结构表面的漂移。结果表明,风力下网壳顶部的积雪发生侵蚀而迎风与背风面的积雪发生沉积,沉积区和侵蚀区之间形成与风向角一致的分界线。所有风向角下积雪漂移均使单层柱面网壳的动力稳定性降低。风吹雪时间越长,结构的动力稳定性越差,但影响程度随时间逐渐降低。随着初始积雪厚度的增加,结构的动力稳定性降低。

建筑屋盖表面及其周围积雪分布研究

准确预测建筑屋盖表面和建筑周围的积雪空间分布形式是防止雪灾发生的重要手段。基于Euler-Euler方法,假定空气相和雪相均为连续相,运用计算流体力学软件FLUENT 17.0,采用Mixture多相流模型和k-kl-ω湍流模型模拟了立方体周围和高低屋盖表面的风致雪漂移。首先采用四组网格,以立方体为研究对象进行网格无关性验证;随后模拟了立方体周围风场并比较了迎风中线的平均风压系数,结果显示k-kl-ω湍流模型与实测结果吻合较好;最后模拟了立方体周围和高低屋盖表面的积雪分布并与实测和风洞试验结果进行了对比,侵蚀、沉积趋势一致。

新疆巴音布鲁克区域干雪及风吹雪介电常数对温度和低频频率的响应

积雪是干旱半干旱区珍贵的可再生水资源,因此许多研究机构和人员将西北地区积雪特性的研究视为重点,然而对积雪介电常数的研究仍很少.积雪介电常数是建立积雪特性反演模型和雪水资源评估的基础,也是雪灾防灾减灾工作的辅助信息.为了研究不同雪层干雪和风吹雪介电常数与温度和频率之间的关系,使用I-V方法测量了巴音布鲁克区域干雪表、中、底层雪和风吹雪在1 Hz^1 MHz低频范围,-30~0℃温度区间内介电常数的实部和虚部.结果表明在1 Hz^1 MHz频率范围内干雪及风吹雪的介电常数与温度和频率有关;其中介电常数实部与虚部对温度和频率的响应相似,但虚部对温度的响应更加敏感;同时介电常数对温度的响应要比对频率的响应明显.最后得出了干雪表、中、底层雪和风吹雪介电常数实部与温度之间的线性关系,R2均大于0.85.

寒区公路风吹雪害的融雪侵蚀破坏机理研究

以寒区公路路基作为研究对象,采用与天然老的细粒雪密度相似的麸皮作为模型雪,通过室内风洞试验研究雪粒子的起动以及沿路基不同部位堆积和积蚀的过程,确定雪粒子沿路基坡面堆积区域与路基断面之间的关系.通过FLAC数值模拟,考察融雪径流对路基的侵蚀作用;引入融雪侵蚀面积率,研究了融雪侵蚀面积率随融雪量、土体饱和度、路基边坡坡率以及路基高度的变化规律.结果表明:在研究地区平均风速和常年最大吹雪时间下,随路基高度增加、边坡坡率增大,路基迎风坡底和背风坡底风速降低,背风坡底风速下降显著.造成雪粒子的堆积区域主要集中在迎风坡面和背风坡面,且路基背风坡面积雪更为严重.而路基内部因融雪径流的侵蚀渗透,使得融雪侵蚀面积随路基高度增加、边坡坡率增大而加重,且融雪侵蚀面积率随融雪量增加、土体饱和度的增加而增大至充满路基整个断面.研究结果可为寒区公路量化风吹雪雪蚀路基的影响提供理论依据.

铁路沿线雪害形成机制及其工程防治措施

实地调查、观测和对铁路沿线气象要素的分析与推算结果表明,在所研究的丘陵地区,最大风速平均值为14.0m/s,30年一遇的最大风速与最大积雪深度分别为20.3m/s和160cm,冬季平均降水量达153 2mm,为风吹雪灾害的发生提供了物质与动力条件。在风吹雪多发区,路堤防风吹雪的适宜高度为200～1500cm,路堤若低于200cm,路面易形成风吹雪沉积;若路堤的边坡较陡,则路面不易形成风吹雪沉积;路堑边坡的角度越小,路堑越深,路堑走向与主导风向的夹角越小,风吹雪沉积越不易发生;风吹雪的防治应以防风吹雪走廊和下导风板为主,并辅以侧导板、挡雪墙等防雪工程。雪崩灾害主要发生在崇山峻岭区,阳坡雪崩危害相对较小;阴坡雪崩危害大。铁路选线时明线工程最好选在阳坡,永久性建筑物或设施要尽量避开沟槽雪崩的运动区和堆积区。在所有的隧道出入口,隧道要再向外延伸3m,上方修建导雪堤;在工程建设过程中,要求尽少破坏铁路两侧的植被。

风致折叠网壳结构表面积雪分布CFD模拟

为研究风致折叠网壳结构表面积雪的分布规律,基于Euler-Euler方法和空气相与雪相单向耦合的基本假设,运用通用计算流体动力学软件ANSYS Fluent的Mixture多相流模型理论,并考虑壁面上积雪的侵蚀与沉积,建立风致雪漂的数值模型。首先,模拟立方体周围积雪分布并与实测结果对比,探讨与分析数值风洞的关键技术与参数,证实三方程k-kl-ω湍流模型能更好地对风雪两相流进行模拟。在此基础上,以风速和风向角为分析参数,模拟折叠网壳结构表面积雪分布。结果表明,10 m/s以下较低风速的持续作用对积雪分布尤为不利,受风向角变化影响,结构表面积雪的侵蚀与沉积发生在不同分区,其中迎风面被大面积侵蚀、背风面局部沉积,在不同的风向角下同一分区的积雪分布系数相对改变量最高达1.28。模拟获得结构表面在全风向角下的最不利积雪分布系数,为近似体型结构的抗风雪设计理论提供参考依据。

典型形式大跨度屋盖风雪漂移的数值模拟

近年来,因积雪的不均匀分布造成大跨度屋盖坍塌的事故已屡见不鲜,这主要是由于屋盖上的积雪在风力作用下发生复杂的风雪运动,从而造成大跨度屋盖表面积雪的不均匀分布,正确预测大跨度屋盖上的积雪分布有着非常重要的意义。基于Mixture多相流模型和k-kl-ω模型对几种典型形式大跨度屋盖的风雪漂移进行了数值模拟,探讨了不同形式屋盖的积雪分布规律,研究了风向角、矢跨比对屋面积雪分布的影响,并将平屋盖和拱形屋盖数值模拟结果与规范进行了对比分析。