带有最优流量信息中断期望影响的一类新格子模型

交通中断是导致交通扰动的一个重要因素.为研究最优流量信息中断的期望行为对交通流稳定性的影响,基于Nagatani’s模型考虑最优流量中断概率的影响,提出一类新的格子流体力学模型.首先,根据线性稳定分析方法,得到新模型的线性稳定条件;其次,通过非线性稳定理论,获得该模型的modified Korteweg-de Vries(mKdV)方程,并根据求解方程得到的扭结-反扭结孤立波解描述交通堵塞的演变过程;最后,通过仿真算例验证了理论分析结果.结果表明,考虑最优流量中断期望影响的新格子流体力学模型比Nagatani’s模型更稳定,当添加最优流量信息中断的期望影响时,交通流的稳定性得到显著提高.

文丘里喷嘴空化流大涡模拟亚格子模型对比研究

针对文丘里喷嘴不同机制下可压缩空化流开展了大涡模拟(LES)研究,并对比讨论了3种常用的亚格子模型的适用性。结果显示,各模型在预测回射流机制和凝结激波机制的流速与空化云脱落周期上表现良好。在空化云演化过程中,WALE模型在两种机制下的模拟吻合度最佳,SL模型预测溃灭过程提前,蒸汽相体积分数偏小;KET模型吻合度最差,溃灭过程以及周期内脱落存在时间延迟。初步发现回射流机制下的喉部压力功率谱密度分析服从-5/3标度律,凝结激波机制服从-7/3标度律。

基于耦合映像格子模型的半导体股票市场稳定性分析

该文从股票所属板块视角研究了当前中国半导体产业网络的发展现状,将复杂网络理论、超图理论与半导体股票板块相结合,构建了半导体股票板块超网络模型,并利用耦合映像格子模型研究了半导体股票板块超网络抵抗外部干扰的能力。通过分析仿真实验结果得出半导体股票板块超网络在随机攻击下较为鲁棒,超网络较为稳定;在蓄意攻击策略下,半导体股票板块超网络较为脆弱。该文的研究结果对研究半导体产业链的稳定性机理、提高产业链的稳定性等方面提供了一定的理论支持。

基于格子模型的蛋白质设计方法

提出一个简单有效的蛋白质设计方法 ,这一方法完全基于物理学原理 .与同类工作相比 ,该方法在很大程度上可节省对序列空间进行的搜索 ,是对同类工作的简化与发展 .对三个平面格子模型进行的检验表明该方法是成功的 .

基于耦合映像格子模型的时空混沌二值序列及其性能分析

基于耦合映像格子模型,给出了一种时空混沌二值序列的产生方法,并对其性能进行了详细分析。结果表明,该种时空混沌二值序列具有十分理想的随机性和相关性。此外,混沌序列容易产生和控制,具有线性复杂度高、对参数敏感等特性,因此特别适合于在保密通信和密码学等诸多领域中应用。

格子Boltzmann亚格子模型的研究

为了将格子Boltzmann法应用于大雷诺数流动的模拟,本文将Smagorinsky亚格子模型和LBGK模型相结合,并对该亚格子LBM模型进行了研究。利用该亚格子LBM模型,对二维顶盖驱动流进行了模拟,得到了若干大雷诺数下流线图和方腔中心线上无量纲速度分布。计算结果与基准解进行比较,两者相互吻合。

一种多格子模型的实现及其对单室疏散过程的分析

采用一个多格子模型,针对一个正方形的大厅对人员疏散过程进行了模拟。通过与传统格子气模型的比较,发现多格子模型模拟的人员疏散特征与紧急情况下的人员疏散相符,所以多格子模型更适于模拟紧急情况下的人员疏散。对多格子模型,疏散过程存在人员整齐排列和杂乱排列两种状态,行人单个时间步运动的格子数决定了两种状态的分配,导致在疏散时间与单个时间步运动的格子数的关系中会出现疏散时间局部最小现象。采用多格子模型对具有多种速度的人群的疏散进行模拟还发现多速度人群中不同速度人之间的扰动会使得疏散更多地处在人员杂乱排列状态,此时的疏散效率低于单速度人群。

一种岔路口分流交通流格子模型的孤立波分析

建立了道路岔口处车辆分流时的一种流体力学格子模型.推导出了该模型的线性稳定性条件.通过非线性稳定性分析得到MKdV方程,进而可用MKdV方程的扭结-反扭结解去描述交通阻塞现象.结果显示:主干道车辆换道率的增加能够使共存曲线下降,从而起到提高主干道车流的稳定性的作用.

不同亚格子模型在水翼云空化数值计算中的适用性分析

为了研究不同亚格子模型在计算绕二维Clark-Y水翼非定常空化流动中的适用性,基于均相流假设及Zwart空化模型,并分别利用Wall-Adapting Local Eddy-Viscosity(WALE),Smagorinsky-Lilly,Algebraic Wall-Modeled LES Model(WMLES)及Dynamic Kinetic Energy Sub-grid Scale Model(KET)4种不同亚格子模型对控制方程组进行封闭.得到了云空化时不同亚格子模型预测的翼型升阻力系数、不同位置处流场时均速度分布、空泡形态周期性变化等非定常流动特征,并与相应试验数据进行对比.研究表明:与其他亚格子模型的预测结果相比,WALE模型模拟得到的平均升力系数与试验测量值最吻合,二者相对误差仅在1%以内,且其预测的瞬时升力系数与相应试验值也呈现较为一致的震荡规律;WALE模型能更准确地捕捉云空化阶段空泡非定常演变特征,包括翼型前缘附着型空穴增长,以及在回射流作用下片状空泡的断裂和云空泡脱落行为.基于WALE模型的计算结果,采用Q准则表达了水翼空化尾迹的旋涡结构,发现空泡的脱落及云状空泡的形成诱发了旋涡产生.

基于九速四方格子模型的二维对流扩散方程格子Boltzmann方法模拟

用九速正方格子模型给出了二维对流扩散方程的格子Boltzmann方法。由对流扩散方程的对流系数和扩散系数确定了局域平衡分布函数的系数。计算机模拟结果与理论结果吻合很好。[关键词 ] 九速正方格子模型 ;二维对流扩散方程 ;

基于二维耦合映像格子模型的图像加密

为了平衡混沌系统的复杂性和效率之间的关系,将分段Logistic映射(piecewise Logistic map,PLM)引入到二维耦合映像格子(2D coupled map lattices,2DCML)模型中.采用暂态转换以使模型的输出序列服从均匀分布,进而得到T2DCML模型,基于此模型提出了一类图像加密算法.在加密算法中,利用模型输出的伪随机序列构造两个初等变换矩阵,对图像进行置乱操作;然后再从模型中提取状态值的比特构造整数序列,对置乱后的图像进行扩散操作;经过若干轮的置乱与扩散操作,产生最后的加密图像.仿真实验及性能分析表明:该算法的相关系数的绝对平均值为0.0013,信息熵为7.9993,像素变化率(number of pixel change rate,NPCR)和统一平均变化强度(unified average change intensity,UACI)分别为99.63%和33.60%,能够有效满足图像在网络中安全传输的需求.

耦合双稳映象格子模型的时空混沌控制

变量反馈技术实现了耦合双稳映象格子模型的时空混沌控制.数值实验结果表明,利用不同的反馈技术和不同的反馈强度,可以将双稳映象系统的混沌及耦合双稳映象格子模型的时空混沌控制到不动点或周期轨道.变量反馈控制法除了局域双稳映象系统的定态点外,不需要先获取耦合双稳映象格子时空系统的动力学信息,它对抑制耦合双稳映象系统中的湍流具有一定的指导作用.

考虑司机反应延迟和次近邻车辆影响的格子模型

综合考虑司机反应延迟和次近邻车辆对行驶车辆的共同作用,提出了基于司机反应延迟的次近邻流量交互的流体力学格子模型.利用非线性分析方法来研究司机反应延迟系数和次近邻流量差对抑制交通阻塞的效果,用m Kd V方程来近似描绘亚稳定区域演化过程中出现的扭结-反扭结孤波.最后分析了司机反应延迟和车辆流量差对模型稳定性的影响.

脆性材料动态断裂的介观格子模型

岩石、陶瓷、玻璃、固体炸药等脆性材料在爆炸与冲击施加的强动载荷作用下易发生迅速的裂纹扩展和灾难性的断裂破碎,造成材料、器件、装置的功能失效和事故危害。理解脆性断裂过程中介观裂纹网络演化与宏观动态响应的关联是提升脆性材料可靠性和安全性的关键,但同时也是计算建模与数值模拟研究面临的难点。为了解决爆炸与冲击加载下脆性材料中裂纹网络随机萌生、裂纹面挤压摩擦、大量裂纹交错扩展等复杂过程带来的算法困难,一种无网格/粒子方法“格子模型”得到了持续的关注和长足的发展。本文综述了格子模型的原理和方法,介绍了运用格子模型开展脆性断裂研究的代表性成果,分析了格子模型存在的不足与改进的方向。

二维耦合时变映象格子模型与气象预报的改进

将气象数据投影在年-月二维格子平面上,以文中提出二维耦合时变映象格子模型所建立的若干图案模式,对年-月二维格子平面上的气象数据进行分析,获得若干与混沌动力学演化有关的参数,这类参数是气象数据中提取的新信息,并作为新的自变量加入到气象数据多元回归预报模型中,较大幅度地提高了预报精度,为改进气象预报探索了一种新方法。

圆柱亚临界-临界-超临界流动特性的大涡亚格子模型比较研究

为获取圆柱在亚临界、临界和超临界区内的气动特征,基于大涡模拟并分别采用Smagorinsky亚格子尺度模型和动力亚格子尺度模型计算了Re=4.1×10^4~8.2×10^5内的绕流场.将获得的圆柱定常与非定常气动特性与相关文献进行了对比.研究表明,两种亚格子模型均能给出圆柱升力系数平均值、RMS值和涡脱St数的合理估计,能预测阻力系数的下降.但两种亚格子模型均无法准确预测临界区阻力系数的快速下降、不同Re数下压力系数平均和RMS值在圆柱表面的分布.在临界和超临界区,Smagorinsky亚格子尺度模型可能高估了亚格子湍流粘性;相反,动态亚格子模型可能在流场部分区域明显低估了亚格子湍流粘性.

交通流多格点预估格子模型与数值仿真

考虑驾驶员对多格点交通流量预估效应,建立了新的交通流多格点预估格子模型。通过线性稳定性分析获得了改进模型的稳定性条件。通过非线性分析得到了扭结—反扭结密度波解,得到了交通流相空间的三个区域:稳定区域、亚稳定区域和不稳定区域。数值仿真验证了考虑驾驶员对多格点的预估效应,能够进一步提高交通流的稳定性。

一种时变耦合映象格子模型的初值估计方法

耦合映象格子(Coup led m ap lattice,CM L)模型是非线性科学研究中的一个重要模型。从CM L系统中恢复系统的初始条件对信号处理等问题的研究非常重要。本文在符号动力学方法的基础上,针对全局耦合映象模型,提出一种基于时变映象系数恢复信号初值的新方法。实验结果表明,本文方法能够有效地恢复初值的统计特性,使整个格点信号均值等于给定信号均值。此外,采用时变映象系数恢复的信号值与原信号之间偏差、均方误差(M ean square error,M SE)都较传统方法小,而且与原信号之间有较强的相关性,能够更好地刻画实际信号的物理过程,并对系统初始条件作出稳键估计。

蛋白质折叠的非格子模型

用粒子群算法对蛋白质的简化模型进行研究,体系中各原子间的相互作用由一物理势表示.通过全局优化体系的势函数得到蛋白质的结构数据,与实验测得的结构数据之间的均方根偏差RMSD为6.12.记录了能量最小值及回转半径随程序运行步骤的变化以及RMSD值与最低能量值的分布关系,这些结果反映了蛋白质折叠的一些基本特征.

舱室壁火仿真的不同亚格子模型适用性分析

有限空间舱室内墙壁火灾具有很大危害性,为研究火灾大涡仿真时不同新型亚格子模型的适用性,对半封闭实验舱室中墙火蔓延和火灾烟气运动过程进行了大涡仿真。分别采用常系数Smagorinsky模型、动力学Smagorinsky模型、Deardorff模型及Vreman模型等不同的亚格子模型与混合物分数燃烧模型结合,分析得到了舱室内烟气温度、主要组分浓度及地面辐射热流密度随时间的变化,将数值仿真得到的结果与实验测量结果进行了比较分析。结果表明,采用常系数Smagorinsky模型计算耗时最少,采用动力学Smagorinsky模型耗时最多。四个亚格子模型对主要组分浓度和辐射热流密度的预测精度基本相等,但Deardorff模型对烟气温度的预测结果与实验结果最接近,综合考虑仿真精度和计算耗时采用Deardorff模型最合适。