基于蒙特卡洛模拟的虚拟测试场景生成方法

为了提高用户在虚拟测试场景中的体验感,提高虚拟测试场景的真实度,提出基于蒙特卡洛模拟的虚拟测试场景生成方法。采用Meanshift分割方法分割输入图像,并对分割后的图像块实施融合,标记图像区域,获取对应的深度图,融合上述深度图获得虚拟测试场景的深度图。采用透射率估计方法融合虚拟测试场景的深度图,通过梯度融合方法融合归一化处理低照度图像,将支持向量机学习方法引入场景生成过程中,控制场景生成过程。采用蒙特卡洛模拟方法消除场景中存在的噪声斑点,优化生成的虚拟测试场景。实验结果表明,研究方法的场景生成误差较小,生成的虚拟测试场景具有较高的逼真度和真实感。

直接模拟蒙特卡洛问题的并行化方法

对直接模拟蒙特卡洛问题的动态数据分布特点进行了研究，提出了该类问题的并行化方法，并对实际算例进行处理，在集群系统上获得的测试结果表明该方法正确而有效，能够满足用户的高性能计算需要。

基于计算统一设备架物Fortran的直接模拟蒙特卡洛方法并行优化

利用基于图形处理器(GPU)的计算统一设备架构(CUDA)Fortran编程平台,对直接模拟蒙特卡洛(DSMC)方法进行并行优化,并以高超声速气动热计算为例,考察了串行与并行计算速度以及不同仿真分子数对并行效率的影响.结果表明,在保证计算精度不变的情况下,程序取得了4～10倍的加速比,并且加速性能高低与计算规模大小成正比.

大型航天器再入解体气动力热特性模拟的直接模拟蒙特卡洛方法研究

为模拟大型航天器离轨再入近连续过渡流区高超声速气动力/热绕流特征,构建了基于直接模拟蒙特卡洛法碰撞限制器技术的混合方法,发展了基于密度梯度的动态自适应混合网格处理技术与变时间步长计算方案。利用当地流动梯度的克努森数作为判断连续流失效的参数,将流场划分为不同区域,在连续流区采用碰撞限制器以及大网格尺度和大时间步长,在流场的大梯度区域——包括激波和壁面边界层区域——采用基于当地密度梯度的动态自适应碰撞网格和取样网格处理技术。为保证整个流场范围每个碰撞网格内的模拟粒子数分布更加均匀,采用变时间步长计算方案,并固定当地时间步长与粒子权重的比值,避免了因分子穿越网格界面产生的复制或消失。通过计算类天宫飞行器低密度风洞试验状态的气动力系数,并与试验数据对比,验证了上述算法的高精度模拟能力与可靠性。同时模拟分析了带太阳电池帆板的类天宫飞行器再入85 km高超声速复杂气动力热,及头部对接台与板舱非规则物形绕流所致激波/边界层干扰、流动分离与强气动力热致太阳电池帆板毁坏发生首次解体机制。

基于直接模拟蒙特卡洛方法的真空羽流不确定量化研究

真实流动环境下的真空羽流必然存在着各种不确定性,那么确定性输入条件的数值模拟必然会存在偏差,因此需进一步研究不确定性对羽流流动特征的影响规律。本文采用直接模拟蒙特卡洛(DSMC)方法,对不确定性输入的羽流流场进行模拟;采用稀疏的概率配置点方法对来流、壁面及模型参数等输入不确定量进行描述,对不确定性的传播和输出目标的平均值、方差及不确定度进行计算。研究表明,流场不确定性沿流线传播至流速最大处之后迅速增强,并在声速线前出现骤减的现象;传播至声速线之后,挡板壁面输入不确定性的影响凸显。其中最为显著的是,压力不确定度在挡板驻点位置达到全场最大值,约为输入不确定量(3.54%)的2.1倍。此外,温度跳跃不确定度受到壁面温度不确定性输入的限制而近似保持为一个恒定值,约为输入不确定度的0.8倍。进而,壁面热流不确定度(5.54%)比壁面正应力不确定度(6.25%)略小,切应力不确定度最小(5.07%)。Sobol’全局敏度分析表明,喉道速度和喉道压力的输入不确定性对气动力/热不确定度的贡献是最大的,且远远超过了壁面温度和模拟分子直径不确定性输入的贡献。

螺旋槽式牵引泵过渡流态抽气特性的直接蒙特卡洛模拟

为研究螺旋槽式牵引分子泵(DMP)过渡流态下的抽气特性,采用直接模拟蒙特卡罗(DSMC)方法对抽气通道内的流动规律进行了数值模拟。通过数值模拟,考察了抽气通道几何参数:入口、出口槽深,槽长,螺旋升角以及螺旋槽数量与泵抽气特性参数:传输几率的关系。模拟结果表明:增加抽气通道入口槽深可提高泵的抽速;出口槽深、螺旋倾角均存在最佳值,可获得大的抽速和压缩比;延长槽长、增加槽数对抽速影响不大,可以提高压缩比。本文的研究结果表明,直接模拟蒙特卡罗方法可以较好地模拟牵引分子泵三维抽气通道内过渡流态的流动特性,可用于优化设计抽气通道几何参数,提高牵引分子泵的抽气性能。

微管道气体流动的蒙特卡洛直接模拟

采用蒙特卡洛直接模拟 (DSMC)方法 ,数值模拟了微管道中压力驱动的气体流动 ,结果表明固壁边界存在速度滑移 ,稀薄气体效应明显 ;整个流场温度变化很小 ,流动马赫数很小 ,密度、压力流向变化非常大而横向几乎不变 ;可压缩性导致压力随流向的非线性分布 。

直接模拟蒙特卡罗方法的并行方案设计

针对直接模拟蒙特卡罗(DirectSimulationMonteCarlo,DSMC)方法的特点,提出了3种DSMC程序的并行方案.同时,对3种并行方案各自的优缺点进行了论述,并选择了各节点间程序相关性最小的并行方案,将其应用于稀薄气体二维微通道问题的求解.结果表明,串行程序与并行程序的计算结果完全吻合,并且得到了较高的并行效率,且并行效率随节点数的变化并非单调,而是有一个峰值.

蒙特卡洛模拟优化哌拉西林-他唑巴坦的两步法给药方案

目的利用蒙特卡洛模拟比较哌拉西林-他唑巴坦在两步输注法(OTIT)与延长输注法(PIT)、传统输注法(TIT)给药方案的药效学。方法收集已发表的哌拉西林的药动学资料,利用Crystal Ball(7,2,2)软件模拟10 000个"患者"的治疗试验,比较不同给药方案下各MIC值(1～64 mg/K)的达标概率(PTAs),从而选出最佳方案。结果在蒙特卡洛模拟中,所有OTIT给药方案的PTAs均明显优于TIT,4 g每8小时1次组中OTIT所有给药方案均优于PIT,4 g每6小时1次组中2 g/0.5 h+2 g/3～4 h及4 g每8小时1次组2 g/0.5 h+2 g/4～6 h在MIC=32 mg/L时PTA仍可达到100%。结论在这3种给药方式中,两步输注法能使哌拉西林-他唑巴坦获得更理想的药效学目标,预期可提高危重症感染的临床治疗效果。

缺失数据处理的期望-极大化算法与马尔可夫蒙特卡洛方法

缺失数据普遍存在于心理学研究中,影响着统计推断。极大似然估计(MLE)与基于贝叶斯的多重借补(MI)是处理缺失数据的两类重要方法。期望-极大化算法(EM)是寻求MLE的一种强有力的方法。马尔可夫蒙特卡洛方法(MCMC)可以相对简易地实现MI,而且可以适用于复杂情况下的缺失数据处理。结合研究的需要讨论了实现这两类方法的适用软件。

事件触发式实验粒子蒙特卡洛方法模拟分子流真空系统的三维压力分布

从稀薄气体动力学理论出发,设计了直接模拟分子流真空系统内三维压力分布的事件触发式实验粒子蒙特卡洛方法。在算法设计中,不考虑分子间碰撞,以分子与固壁的碰撞为迭代触发点,模拟分子运动过程并通过统计分子与压力统计面的碰撞频率从而计算系统内的三维真空压力分布。详细介绍了算法思路和程序流程、放气率与泵抽速的数值离散过程,以及三维压力分布的统计方法。采用该程序模拟圆管两侧的压差与通过气体流量的关系,直接计算圆管流导并与克努森修正公式进行对比,验证了该方法模拟管道流导的误差小于4%。最后模拟了光阴极电子枪内的三维真空压力分布,分析了其内部复杂结构对真空压力分布的影响。

基于蒙特卡洛方法的冰晶撞击特性计算

航空发动机摄入冰晶易发生内部结冰、造成发动机推力损失,严重时引发航空事故。冰晶结冰数值模拟是研究冰晶结冰的重要手段,而撞击收集系数计算是冰晶结冰数值模拟的关键环节。基于NNWICE平台开展冰晶结冰前期的阻力系数、运动轨迹和撞击收集系数的数值模拟与计算研究,实现了基于蒙特卡洛方法的冰晶撞击收集系数的准确计算;在此基础上发展了拉格朗日框架下冰晶粒子运动、传热传质耦合数值计算方法;通过完成二维NACA0012翼型的相关算例,对比分析了不同阻力模型和冰晶相变对撞击收集系数的影响。结果表明阻力模型对冰晶撞击收集系数影响较小,冰晶相变过程会对冰晶运动轨迹及撞击收集系数产生显著影响,为进一步发展冰晶结冰数值模拟计算方法奠定了基础。

技术进步率测算方法的蒙特卡洛模拟比较

通过理论分析,发现索洛余额法与丁伯根改进方法在技术进步率处理上的主要差异是技术进步的时间变化是否存在长期趋势。索洛余额法中的技术进步是随时间变化的随机变量,不存在长期趋势;而丁伯根改进方法则认为技术进步的变化存在长期趋势,在理论上丁伯根改进方法的测算结果更为稳健。在此基础上,利用蒙特卡洛模拟对理论比较结果进行模拟验证,发现丁伯根改进方法与索洛余额法在技术进步率变动不存在长期趋势时测算结果基本相似;而当技术进步率变动存在长期趋势时,丁伯根改进方法在不同模拟条件下得出的技术进步率较索洛余额法更接近预设真值,模拟结果也更为稳定。

蒙特卡洛模拟方法在矿业投资风险分析中的应用

蒙特卡洛模拟方法是一种非常重要的矿业投资风险分析方法。文中介绍了蒙特卡洛模拟方法的思想和具体步骤,以及常见随机数产生方式,同时讲述了该方法的成功例子,最后简单分析了该方法的优点以及目前在使用中存在的问题。

美式看涨期权蒙特卡洛模拟定价和二叉树定价方法的比较

本文以Microsoft发行的股票期权作为样本,使用Matlab和Excel作为实现手段,运用了二叉树方法以及蒙特卡洛模拟法对股票期权进行了理论定价并将两种方法的定价结果同实际的期权价格进行了比较。

表面活性剂对树形银纳米结构影响的蒙特-卡洛模拟（英文）

采用偏压受限扩散聚集模型研究溶液中银树形纳米结构的生长。模拟中,在二维正方形格子中引入了等腰直角三角形粒子进行模拟,同时运用不同的粘贴概率来描述表面活性剂的效果。模拟结果表明树形纳米结构随着偏压的增大而变得更密。表面活性剂的加入使得树形纳米结构变得更加对称和规则。更进一步,当表面活性剂的效果足够强且外加偏压很小的时候,银纳米颗粒聚集成了银纳米片。模拟结果有利于定性解释相关的实验结果。

基于车辆行为模拟的加氢站氢负荷概率建模方法

加氢站的氢负荷受氢燃料电池汽车出行行为影响,其时空分布具有高度的不确定性。为了研究加氢站氢负荷的分布特性,并准确描述车辆用户出行规律,提出一种基于车辆行为模拟的加氢站氢负荷概率建模方法。首先,基于美国家庭出行调查数据集对车辆出行过程中的行为特征量(如出行时刻、行驶时间、目的地、行驶距离等)概率分布进行拟合;其次,基于蒙特卡洛模拟的方法多次抽取样本,形成由车辆出行行为所组成的出行链;最后,以出行目的地类型为划分标准,分别模拟出一天内不同区域加氢站的氢负荷特性。通过合理利用实际出行数据和蒙特卡洛模拟方法,能够准确描述车辆行为规律,并根据出行目的地类型推断出不同区域加氢站的氢负荷特性。

稀薄气体直接仿真蒙特卡洛方法交互式并行化系统研究与实现

在分析稀薄气体直接仿真蒙特卡洛(Direct Simulation Monte Carlo,DSMC)方法特点的基础上,研究了基于高性能计算平台的DSMC问题交互式并行化技术,提出了DSMC交互式并行化流程和DSMC程序并行化系统体系结构,实现了能对DSMC问题进行处理的交互式并行化软件系统,并应用到两个微通道DSMC方法算例的并行化中,并行化后的两个算例在8个节点的并行集群系统上的计算结果与原串行程序完全吻合,证明了该交互式并行化方法的正确性。