基于圆盘模型研究雷暴云电荷在地面产生的静电场

基于圆盘模型,采用镜像法研究雷暴云电荷在地面产生的静电场,并通过数值模拟和理论计算获得圆盘模型向点电荷模型和无限大平板模型的过渡条件:当圆盘中心至观测点距离r与圆盘半径R_(0)的关系满足r≥4R_(0)时,可视为点电荷模型;当r≤√π/40R_(0)时,圆盘模型过渡到无限大带电平板模型.

节理泊松圆盘模型直径分布推断的解析方法

节理圆盘直径分布是节理网络模拟中的重要参数之一。在节理为Poisson圆盘的假设下,根据三维齐次Poisson点过程的数学特征,给出迹长分布概率密度函数的多项式形式和相应的约束条件;对Warburton提出的迹长分布概率密度函数和节理直径分布概率密度函数关系公式进行Santalo变换,推导了多项式形式的迹长分布所对应的直径分布概率密度函数的解析解,并采用Priest给出的解析解验证其正确性;根据概率密度函数的性质,给出了直径分布概率密度函数定义域的推断方法。编制节理网络模拟程序,采用Monte Carlo方法验证节理Poisson圆盘直径分布概率密度函数解析解的正确性和直径分布概率密度函数定义域推断方法的适用性。

2019年北京物理高考第24题雨滴圆盘模型的探讨

2019年高考理综卷(北京卷)物理部分最后一题(第24题),以较为复杂的雨滴下落模型为背景,求解雨滴下落过程中克服摩擦力做的功,充分体现了运动与相互作用观和能量观等要素。题设条件给出雨滴下落受到的空气阻力正比于速度的平方,先将雨滴看成球体,来研究雨滴的收尾速度;后将雨滴简化成圆盘模型,只考虑雨滴圆盘与空气分子碰撞的情况下,证明其所受阻力正比于雨滴速度的平方。题目设计思想充分体现了“科学思维”中的模型构建、科学推理和科学论证等要素。文章对只考虑空气分子碰撞雨滴圆盘模型下所受阻力的解法进行了改进,期望与同行进行探讨。

“圆盘模型”及其拓展

圆盘模型如下左图所示,小物体A与圆盘保持相对静止,跟着圆盘一起做匀速圆周运动,试确定A的受力情况.

基于新型圆盘模型信道参数的仿真分析

在无线通信中,由于散射体的存在,信号在复杂物理信道传播过程中发生多径效应,不同条件下的多径效应对信号的影响也不同。文章针对更贴合实际环境的新型圆盘模型进行研究,通过改变基站(Base station,BS)与移动站(Mobile station,MS)的距离和圆盘的半径,经过详细的仿真分析来比较对信道特性的影响,并说明该模型更适用于宏小区环境,来比较无线通信环境的变化对信道特性的影响。

庞卡莱圆盘模型中双曲三角形周长与面积的关系

主要讨论了Poincare圆盘模型中面积一定的双曲三角形周长的变化情况。先通过推导庞卡莱圆盘模型与欧氏几何的对应关系,求出了面积一定时双曲三角形顶点运动的轨迹;再利用庞卡莱圆盘模型的自身基本性质计算出面积一定时双曲三角形周长变化的单调性从而求出了周长的最值。

基于圆盘散射模型的无线传感网定位方法研究

在非视距传播(NLOS)环境下,基于圆盘散射模型来构造和引入NLOS误差符合实际的多径通信场景。利用已知锚传感器节点测量得到的电波到达时间和电波到达角等信息对未知节点位置进行定位估计。将圆盘散射模型细化为两种建模,即以未知节点为中心的散射体圆盘模型和以锚节点为中心的散射体圆盘模型,对各模型有针对性的提出定位思路和方法。进行计算机仿真,实验结果表明所提出的定位方法较传统的多种定位法具有更小的定位误差,定位精度较高。同时所提出的定位法不受圆盘散射半径的增大对定位误差的恶化影响,鲁棒性较好,适用面广。

用双圆盘-多流管数学模型分析H-型垂直轴风力发电机气动特性的研究

基于叶素动量理论,通过Matlab/Simulink建立双圆盘-多流管数学模型。给出一种分析H-型垂直轴风力发电机组空气动力学特性的方法,利用该数学模型得到不同实度及叶尖速比时风力机具有的攻角特性、切向力特性、法向力特性。通过与实验数据和单流管模型计算结果进行对比,证实了该方法的准确性及优越性。

圆盘节理模型的量化评价与优化方法

为定量评价与改进圆盘节理模型的建模精度,对经典块体理论进行改进,并考虑结构面实际位置和尺寸,以便计算具体的关键块体体积。改进后,将关键块体体积作为定量指标,结合正交设计与极差分析,从稳定性角度对圆盘节理模型的关键参数进行判断。随后,依据实测迹线图与模型生成的迹线图分别计算关键块体体积,对比二者之间的差异,对模型的关键参数进行反演优化,使关键块体体积相等,从而得到更符合实际岩体情况的建模参数。研究结果表明:关键块体体积可量化反映模型与实际岩体之间的差异;体密度为圆盘节理模型中的关键因素;若关键参数不经过优化,则模型与实际岩体之间可能存在较大差距;关键参数经反演优化后,可保证模型与实际岩体在稳定性方面更加吻合。

基于圆盘裂隙物理模型的岩体单一裂隙渗流规律试验研究

岩体中裂隙平行板渗流模型被广泛地应用于实际岩体裂隙渗流过程与特征的定量描述与刻画,但实际岩体裂隙渗流的空间域与平行板假设可能相差甚远。因此,裂隙平行板渗流模型应用于实际裂隙渗流条件下的模型有效性及适宜的修正表达方法成为关注点。选取更接近实际裂隙空间分布的圆盘形状,在室内构建单圆盘裂隙物理模型。通过改变圆盘裂隙的隙宽和裂隙相交产生的水流进出口交线长度,进行不同压力梯度下的渗流试验,探讨不同岩体隙宽和交线长度下的裂隙水渗流规律。试验结果表明,针对不同雷诺数下的非达西流态,达西定律模型在一定程度仍能较好地刻画岩体裂隙渗流量和压力梯度的统计关系,但Forchheimer模型精准度更高。值得注意的是,Forchheimer模型中参数A与B的计算式需要修正。提出了修正方法,并依据试验数据获得了具有一定应用范围的A与B相应修正计算式。研究成果可望为岩体中单一裂隙及复杂裂隙网络渗流研究与工程应用提供一定理论基础与方法借鉴。

CRN中基于单位圆盘图模型的广播调度算法

广播调度是目前认知无线电网络中的研究热点之一,现有广播调度算法主要为近似算法,存在方案性能与最优解方案差距太大的问题。为此,提出一种基于单位圆盘图模型的广播调度算法BS-UDGM。构建一棵基于连通支配集的广播树,作为调度的基础结构,采用平面细分和着色技术对广播树进行优化,通过混合使用单播和广播通信模式,完成广播任务。仿真实验结果表明,相比其他调度算法,该算法在延时和冗余方面的性能明显提高。

移动通信室内外空间几何信道模型的分析与比较

针对频率非选择性无线多径衰落信道,基于室外通信环境下的空心圆模型,提出了一种改进的适应于室内通信环境的空心圆模型。通过推导接收信号的空时联合分布以及边缘分布概率密度函数,分析和比较了两种空心圆几何信道模型的空时统计特性。通过空心圆的空心率以及收发机间距的信道参数变化,仿真结果阐明了空心圆模型在圆盘模型和圆环模型之间过渡的变化机理,以及不同无线通信环境下的信道信息。

雷云荷电模型研究

为得到自恰且适用性强的雷云激励源以满足主动防雷理论与技术研究的需要,在回顾上世纪以来雷云荷电模型研究成果的基础上,对Wilson的正偶极子模型与Amoruso和Lattarulo的带电圆盘模型进行了详细推导,给出了相应的解析表达式,分析了各种模型的优点与不足.以带电圆盘模型为基础,建立了雷云元线性加权组合的荷电模型,并提出权矩阵反演拟合思想,推导得到了反演表达式.新模型克服了带电圆盘模型荷电结构单一,不能有效模拟雷云中多层电荷结构的缺点.文中给出了一个简单但不失代表性的算例,得到地面处最高背景场强绝对值19kV·m^(-1)的结果与公认地面场观测数据相吻合,验证了新模型的合理性.

UN-DSM优化模型下的节点定位方法研究

通过改进以未知节点为中心的散射体圆盘模型,提出一种应用范围更广的以未知节点为中心的散射体圆盘模型优化方法。利用各锚节点测量的到达时间信息和只有主锚节点测得的到达角度信息,对未知节点及其周围的散射体进行初步估计,得出散射体坐标以及相关的距离值,利用未知节点至各锚节点和散射体的距离冗余约束信息进行修正估计,获得1倍数量的虚拟散射体信息,最终利用所有散射信息和测量信息联合定位求得未知节点位置。仿真实验结果表明,与传统经典定位方法相比,该方法能有效地抑制非视距传播误差并进一步提高定位精度,同时具有较好的鲁棒性。

一种新型非线性分形图像压缩模型

HongYan等提出的非线性分形图像压缩模型开辟了分形图像压缩的新领域,部分解决了经典分形图像压缩编码字典较小的缺点,但是,模型比较复杂.针对这一不足之处,提出一个简单的非线性分形压缩模型,简化了在文献[2]中HongYan等提出的模型,并能同样地解决分形压缩字典较小的问题.实验结果表明,这一新的非线性分形压缩模型简单可行,并具有良好的压缩结果和高质量的重建图像.

比较法释疑电磁感应中的圆盘问题

电磁感应中的圆盘模型在高考中高频出现,但模型的迷惑性极易给学生造成理解的偏差。为了解决这一难点,教学中运用比较学习法,不仅可使学生加深对概念、规律的理解,而且能形成严谨的科学思维,提高学科的核心素养。

水声环境UWA信道散射模型参数仿真分析

针对水下无线通信场景,引入了一种更接近实际环境的圆盘散射模型,假设散射体分布在以接收端Rx(Receiver)为中心的圆盘内,且散射体密度距离圆盘中心越近越密,距离越远越稀疏。引用极坐标对散射体的分布进行建模,简化计算复杂度,并推导出到达时间(Time-Of-Arrival,TOA)和到达角(Angle-Of-Arrival,AOA)以及发射角(Angle-Of-Departure,AOD)和AOA的联合概率密度函数(Probability Density Function,PDF),以及发射角(AngleOf-Departure,AOD)和AOA的联合PDF。再根据联合分布推导出TOA、AOA和AOD的边缘PDF。分析了所提出的圆盘水声(Underwater Acoustic,UWA)信道模型的平均时延和时延扩展。基于以上研究结果,为水声信道系统分析提供了一个重要的信道模型工具。

SPCA和OCHD相结合的旋转机械早期微弱故障检测方法

针对旋转机械早期微弱故障难以被及时准确检测的问题,提出了一种基于辛主成分分析(SPCA)和单分类超圆盘(OCHD)的智能检测方法。首先,采用SPCA将振动信号映射到辛空间,并提取最能表征信号主要能量和有效信息的辛特征值作为旋转机械故障特征。然后,将超圆盘模型引入单分类领域,提出了OCHD模型,该模型采用超圆盘模型评估已知样本的类别分布,并通过寻找几何模型上距离原点最近的点来构建最优单分类超平面,从而实现早期微弱故障的智能检测。最后,采用辛辛那提大学轴承全寿命周期数据验证所提方法的有效性,实验结果表明:SPCA能够有效提取轴承的敏感故障信息,且OCHD的故障检测性能明显优于其他单分类模型。

节理粗糙度对岩块体积的影响规律研究

岩体结构直接控制着岩体力学、水力学特性,岩块体积分布规律可直接反映岩体结构特征。目前研究多将节理面简化为平面,忽略了粗糙度对岩块体积的影响。利用Hurst指数H和高度均方根Rq表征节理粗糙度,研究了节理粗糙度对岩块数量和体积分布规律的影响。结果表明:(1)H、Rq控制节理的粗糙起伏形态,粗糙度随着Rq的增大而增大、随着H的增大而减小;(2)块体的数量总体上与节理粗糙度正相关,即随着粗糙度的增大而增加;(3)Rq和H对岩块体积分布的影响,主要通过改变小体积块体所占比例实现,块体的平均体积和中位体积随着粗糙度的增大而减小;(4)当节理正交且间距相近时,块体数量随粗糙度的变化可以分为3个阶段,即稳定阶段、初始增长阶段和快速增长阶段,Rq和H共同控制着各区间的相对分布范围。最后,基于摄影测量采集的数据建立了岩体节理模型,对大连某公路边坡的岩块体积分布进行了研究,验证了上述结论的准确性。

岩体结构均质区划分的体视学方法研究初探

基于随机点过程理论和体视学的观点,采用Poisson圆盘模型并结合测窗揭示的迹线信息,提出测窗内迹线中点为二维Poisson点过程的岩体结构均质区划分判据,采用Monte Carlo方法验证此判据的正确性;考虑节理密度和节理产状的影响,推导尺度-数量关系公式,并在特定区间呈现出分形,进而给出岩体结构均质区划分的分形判据;采用Lyman公式验证尺度-数量关系公式的正确性并给出2个均质区划分判据的具体实施步骤。编制节理网络程序,采用Monte Carlo方法验证具体实施步骤适用性,根据锦屏水电站3#试验洞的地质调查数据验证尺度-数量关系的存在性和判据的实用性。