基于混合遗传算法估计van Genuchten方程参数

van Genuchten(VG)方程是最常用的土壤水分特征曲线方程,其参数取值的精度直接影响到土壤水分运动方程计算的精度。该文建立了VG方程参数的优化模型,构建遗传算法与Levenberg-Marquardt算法相结合的混合遗传算法对其进行求解,并进行了数值试验。结果表明采用混合遗传算法比普通遗传算法不但提高了收敛效率,而且收敛迭代次数也大大减少;采用混合遗传算法估计参数的精度比非线性单纯形法和阻尼最小二乘法要高一些,而且不需要给参数初值。因此,混合遗传算法可以作为估计VG方程参数的一种新方法。

基于随机粒子群算法的Van Genuchten方程参数优化求解

使用随机粒子群算法拟合土壤水分特征曲线并以此求解出V an G enuch ten方程参数。通过算例与其他优化算法比较,结果表明:随机粒子群算法具有运算速度快,编程简单,初值无关性,全局收敛和计算精度高等优点,可以作为计算V an G enuch ten方程参数的新方法。

差异演化算法在Van Genuchten方程参数优化估计中的应用

描述土壤水分特征曲线的Van Genuchten方程是一非线性方程,采用传统的方法对方程参数进行估计往往因为计算复杂而使估计结果带有较大的误差。差异演化算法是一种简单、有效的新智能进化算法,因此,文章用该算法对Van Genuchten方程的参数进行优化估计;结果表明,差异演化算法在Van Genuchten方程参数估计应用中,表现出求解速度快、计算精度和自动化程度高、通用性强等优点,可作为计算Van Genu-chten方程参数的一种新方法。

修正Van Genuchten模型拟合干旱、半干旱地区遗址土颗分曲线的可靠性研究

不均匀系数、曲率系数在土力学中的应用很广,但对精确求解d_(10)、d_(30)、d_(60) 3个参数的方法研究较少。提出了一种修正Van Genuchten(MVG)方程描述颗分曲线。以Matlab编程语言中的cftool为拟合工具,以青海黄土、青海遗址土、甘肃遗址土和新疆遗址土等33组土为研究对象,对比拟合方程描述遗址土颗分曲线的效果,分析MVG模型中3个参数a、m、n对曲线的影响。结果表明:MVG模型在拟合33组土的颗分曲线时均具有较好的效果,相关系数2R(29)0.98;参数a导致曲线偏移并可以推测土粒中的最大粒径,参数m影响土中的各颗粒组分的比例,参数n影响曲线的斜率。提出的MVG方程能够精确地求解d_(10)、d_(30)、d_(60) 3个参数。

改进的萤火虫优化算法求解Van Genuchten方程参数

Van Genuchten方程是应用最广泛的土壤水分特征曲线方程,该方程的关键是4个参数的取值。为了精确地求解这些参数,引入萤火虫算法进行求解,提出了一种基于生物寄生行为的人工萤火虫优化算法(GSOPB)。该算法将萤火虫群分为寄生群和宿主群两个种群,两种群间隔一定的迭代次数相互交换部分萤火虫;淘汰宿主群中适应度较差的一半萤火虫,以体现"优胜劣汰"的生物进化法则。标准测试函数的仿真结果表明了GSOPB算法的有效性;对Van Genuchten方程参数的优化结果表明,GSOPB算法的求解精度优于其他方法,可以作为求解Van方程参数的新方法。

基于模式搜索算法的Van Genuchten方程参数优化

针对目前Van Genuchten方程参数优化方法的不足,本文通过理论分析得出Van Genuchten方程参数的单调函数,即为单极值函数。因此,可使用局部搜索能力较强的模式搜索算法识别Van Genuchten方程参数。算例及误差分析表明:模式搜索算法求解Van Genuchten方程参数算法实现简单、运算速度快、适用性强、计算精度高,为Van Genu-chten方程参数的求解提供了一条新途径。

用遗传算法优化估计Van Genuchten方程参数

描述土壤水分特征曲线的Van Genuchten方程是一个非线性复杂方程,采用传统的方法对方程参数进行估计往往因为计算复杂和人为因素的影响,而使估计结果带有较大的误差。遗传算法是当前处理一般非线性数学模型优化的一种新的优秀方法。为此,采用实数编码多子种群遗传算法对方程的参数进行优化估计。算例结果表明用遗传算法优化估计Van Genuchten方程参数具有求解速度快、计算精度和自动化程度高、人为干扰因素小、通用性强等优点。因此,遗传算法可作为计算Van Genuchten方程参数的一种新方法。

基于Van Leer+AUSM混合格式求解三维N-S方程

基于多块粘性结构网格,开展了三维N-S方程数值算法的研究。控制方程的空间离散采用有限体积法,在前人工作的基础上,发展了Van Leer+AUSM混合格式并应用到对流通量的离散中,粘性项采用中心格式离散并利用格林定理计算粘性通量中的导数项,时间推进采用五步R-K法,湍流模型为S-A一方程模型。最后,以M6机翼和某超声速弹丸的粘性流场作为数值算例,计算表明:发展的数值算法对跨声速、超声速流场均具有较高的分辨率,适用于跨、超声速流场的数值模拟。

一种精确求解Van Genuchten方程参数的有效方法

Van Genuchten方程参数的求解属于复杂的非线性拟合问题,传统方法解决此类问题存在着诸多弊端。本文试图找到一种精确求解方程参数的有效方法,枚举法由于列出所有可能的组合,不存在陷入局部最优值,因此被本文采用求解方程参数。首先,通过实验对比,确定目标函数指数k的取值;然后,讨论有效数字位数对方程参数及拟合精度的影响,确定方程参数的有效数字位数;最后,将枚举法与其它方法通过实验进行比较。结果表明:在目标函数、有效数字位数等相同条件下,枚举法具有最高的拟合精度,是一种精确求解Van Genuchten方程参数的有效方法。

微粒群优化求解van Genuchten方程参数

van Genuchten方程参数的求解是复杂的非线性拟合问题,用传统方法难以有效解决。应用微粒群优化目的在于找到一条求解van Genuchten方程参数新的有效途径。以粉壤土吸湿和脱湿实测数据为实验,利用VisualBasic.NET语言进行编程,首先建立目标函数,然后计算每个微粒的适应值,通过微粒的自动寻优过程,找到最小误差平方和,最后记录下与之对应的参数,即为方程所求得解。通过最小误差平方和与其他方法进行比较,表明微粒群优化程序设计简洁、运行时间短、拟合精度高,是一种求解van Genuchten方程参数的有效方法。

利用阻尼最小二乘法求解Van Genuchten方程参数

土壤水分参数对于定量预报非饱和水流运动是非常重要的,该文运用阻尼最小二乘法,拟合了描述土壤水分特征曲线的VanGenuchten方程参数,同时与非线性单纯性法拟合结果进行了比较,结果表明该方法拟合精度较高,可以作为计算VanGenuchten方程参数的一种方法。此外,用VB语言编写算法程序,便于对输入数据进行修改。

基于改进的基本粒子群算法的Van Genuchten方程参数优化

针对目前土壤水分特征曲线Van Genuchten方程参数优化的不足,引入动态调整惯性权重对基本粒子群算法进行改进,使惯性权重随着迭代次数以及不同粒子与最优粒子之间的距离大小而变化,并将其运用到Van Genuchten方程参数识别,最后进行了模型验证和误差分析。结果表明改进惯性权重的粒子群算法计算精度高,适用性强。从3种准则函数的优化结果可以看出,加权耦合的绝对与相对标准差最小准则在参数优化理论上值得进一步研究,在Van Genuchten方程参数拟合问题中值得推荐,从而为Van Genuchten方程参数的优化求解提供了一条新途径。

基于PS最小二乘法的土壤持水曲线方程参数识别

针对目前的土壤持水曲线Van Genuchten方程参数优化方法的不足,通过理论分析得出Van Genuchten方程为参数的单调函数,即为单极值函数.因此,可使用PS最小二乘法识别Van Genuchten方程参数.算例及误差分析表明:PS最小二乘法求解Van Genuchten方程参数算法实现简单、运算速度快、适用性强、计算精度高,为Van Genuchten方程参数的求解提供了一条新途径.

使用Matlab求解Van Der Pol方程的方法研究

以描述振荡器的经典的范得波(Var der Pol)微分方程的求解为例,给出了三种求解微分方程数值解的方法,分别是:应用仿真方框图求解;Matlab函数求解;使用S函数求解,并对使用三种方法求解微分方程进行了比较。

Hysteresis of saturation-capillary pressure relations under consecutive drainage-imbibition cycles in fine sandy medium

The hysteresis of saturation-capillary pressure(S-p) relations was investigated in a fine sandy medium under consecutive drainage-imbibition cycles,which resulted from scheduled water level fluctuations.A drainage-imbibition cycle starts with a drainage process and ends with an imbibition process in sequence.The saturation and capillary pressure were measured online with time domain reflectometry(TDR) probes and T5 tensiometers,respectively.Results show that the relation between the degree of hysteresis and the number of the drainage-imbibition cycles is not obvious.However,the degree decreases with the increase of the initial water saturation of the imbibition processes in these drainage-imbibition cycles.The air-entry pressure of a sandy medium is also found to be constant,which is independent of the drainage-imbibition cycles and the initial water saturation of the drainage process.In all the imbibition processes,parameter α of the van Genuchten(VG) model decreases with the increase of the initial water saturation,which corresponds positively to the magnitude of the hysteresis.

非饱和土渗流及其参数影响的数值分析

基于一维的Richards方程,考虑van Genuchten提出的土-水特征曲线和水力传导系数的表达式,采用差分方法进行求解,研究该土-水特征曲线对孔隙水压力分布的影响,分析该模型四个参数θs、θr、α和n对孔隙水压力分布的作用特征。结果表明经验参数α和n对孔隙水压力分布产生显著的影响。α影响土-水特征曲线的位置和水力传导系数斜率,其值越大,基质吸力越滞后,孔隙水压力分布弯曲度随着α值的增大而明显;n决定土-水特征曲线的斜率,其值大意味着基质吸力易消散。计算分析显示θr值变化引起孔隙水压力分布微弱的差异,这差异随着时间的增长而增大;饱和含水量θs对孔隙水压力分布也产生不小的影响,随θs的降低孔隙水压力消散减慢。

基于拟合与粒子群优化的VG方程参数估计

考虑到粒子群算法受初值影响,易于产生局部最优解的缺陷,将lsqcurvefit拟合方法与粒子群算法相结合,提出一种新的混合型粒子群优化算法,用于Van Genuchten方程参数估计得到了较好的结果。数值实验结果分析表明,该算法在参数估计中求解精度高、收敛速度快、寻优能力强,而且不需要给出参数的初始值,是一种值得推广的方法。

基于新α表达式的实用PT方程

提出了范德华型方程中引力项参数α的一种新的实用表达式，给出了基于新α表达式的ＰＴ方程。３０种物质饱和蒸汽压及饱和液体密度同时关联的结果表明，修正的ＰＴ方程较原始的有较大改进，特别是对极性物质。还给出了普遍化的ＰＴ方程，其对极性物质及非极性物质都有较高的预测精度。

基于改进粒子群的土壤水分特征曲线参数优化研究

土壤水分特征曲线是研究土壤水分运动的重要参数,Van Genuchten方程是目前广泛应用的土壤水分特征曲线方程。由于该方程参数较多,人工调节参数繁琐复杂,应用优化算法实现参数自动调节成为首选。分别采用遗传算法(GA)、粒子群算法(PSO)和改进粒子群算法(CMOPSO)对方程进行参数寻优,对比3种算法的收敛速度、所需迭代次数和算法稳定性。结果表明:3种算法的参数模拟精度均较好;改进粒子群算法的全局搜索能力和收敛速度优于遗传算法与粒子群算法,且所需迭代次数最少,适合VG方程的参数寻优。

范德瓦耳斯气液状态方程纵横谈

首先强调了范氏方程是气液系统的状态方程,范氏方程可以很好地说明物质气态和液态的相互转变.分析了焦-汤效应,简述了气体的液化与低温的获得.