基于混合蒙特卡洛/多项式混沌展开方法的多参数随机等离子体不确定性分析

多项式混沌展开(polynomial chaos expansion, PCE)方法对于分析随机等离子体电磁传播不确定性已经展示出了相当大的潜力。然而,由于构建多项式混沌模型的计算量随着不确定性输入维数的增加呈指数增长,数值模拟耗时长,导致“维数灾难”问题。因此,本文基于非侵入式多项式混沌(non-intrusive polynomial chaos,NIPC)方法,采用混合蒙特卡洛(Monte Carlo, MC)/PCE方法研究了多层等离子体平板电子密度不确定性对透射系数的影响,并验证了所提出方法的实用性。与MC方法相比,本文方法可以大大加快仿真的速度,有效缓解了多项式展开项的数量随着随机变量维数的增加而快速增加的缺点,同时大大降低了MC方法的仿真次数,有利于电磁模型的多参数不确定性分析。

蒙特卡洛方法用于城镇5G基站电磁暴露安全评估

电磁暴露安全是当前5G通信在大规模商业化推广过程中需高度重视的问题.大规模多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)和天线3D波束成形等技术在现有5G基站中已得到成熟应用,但以往传统确定性方法在评估该类基站时过于保守,很难得到准确可信的基站电磁暴露评估结果.本文在以往基于蒙特卡洛(Monte Carlo,MC)统计方法的5G基站电磁暴露评估模型基础上,进一步模拟构建了城镇基站小区的三维用户场景,采用电磁暴露相对因子作为衡量指标实现了更真实用户场景下的5G基站电磁暴露水平评估.结果表明,在文中给定的两类基站配置参数下,5G基站小区在最坏情况下电磁暴露相对因子计算结果最大值仅有保守确定性方法给出的电磁暴露评估结果的25%左右,说明5G基站引入大规模MIMO和波束成形技术后不仅改善了用户通信质量,同时也使覆盖区域内电磁暴露量值分布更为均匀,得到了比传统基站更低的电磁暴露水平.

基于PERT和蒙特卡洛法的建设工程完工概率分析

针对建设工程工期风险的分析方法(模糊网络计划、贝叶斯网络图、风险链、熵值法等)主要分析确定关键线路的完工概率,而不考虑非关键线路向关键线路转化的情况,采用蒙特卡洛法通过Excel对工序持续时间进行随机抽样,后经统计得到关键线路和总工期样本空间,计算各条关键线路的关键度指标,结合PERT法提出基于PERT和蒙特卡洛法的建设工程工期风险分析模型。实例分析表明,该方法考虑了多条线路成为关键线路的可能,相较传统MC法更贴合实际,可应用于工程实践。

基于SEM-MC的地铁车站深基坑施工危险性测度研究

为提高地铁车站深基坑施工危险性测度的准确性,考虑多风险因素耦合作用和危险性测度主观性对传统风险评测结果的影响,提出基于结构方程(SEM)与蒙特卡洛模拟(MC)相结合的地铁车站深基坑施工危险性测度方法。首先,从基坑支护、基坑开挖、降水排水以及周边环境4个维度建立危险性测度指标体系,利用SEM确定指标权重,并确定关键因素;然后,根据指标的数据分布特征,利用MC法模拟出潜变量值并与风险损失程度、指标权重相结合得出危险度;最后,将该危险性测度方法运用于南昌地铁双港站。研究结果表明:该地铁车站深基坑风险等级为4级,基坑开挖为该地铁车站深基坑施工主要风险影响因素,其直接影响因素为开挖技术参数设置。项目实施结果表明该方法对地铁车站深基坑施工危险性评测适用可信。

基于MC模拟的物流园区建设项目投资风险评价

现代物流园区建设项目规模越来越大、投资额越来越高,文中阐述了在不确定性分析基础上,对物流园区建设项目进行蒙特卡洛(MC)模拟的风险评价流程。结合物流园区建设项目的特点,分析识别了其投资风险构成,给出了以现金流量表中的各风险变量为风险源,对项目净现值、内部收益率、投资回收期等指标进行模拟分析的风险评价体系,并通过具体实例对物流园区建设项目投资风险进行了评价。

改进的稀疏网格配点法对EIT电导率分布的不确定性量化

针对电阻抗成像(EIT)研究中电导率分布的不确定性问题,提出基于灵敏度分析的改进稀疏网格配点法以量化不确定性.以4层同心圆头模型为算例,采用基于方差的全局灵敏度分析法对其进行分析,发现各层电导率的变化对输出电位的影响程度各不相同.考虑模型中各维输入变量对输出结果不同程度的影响,改进传统稀疏网格配点法.改进方法对各维输入变量配置不同的精度水平,将EIT模型的隐式表达式转化为显式表达式,构造出高精度的替代模型.与蒙特卡洛(MC)法、混沌多项式展开(PCE)法和传统稀疏网格配点法相比,改进方法能够以更少的计算成本获得较高精度的量化结果.仿真结果验证了所提改进方法的高效性.

基于神经网络及自适应随机采样的桥梁颤振可靠度分析

文章采用径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络替代复杂的有限元模型分析,结合基于加权抽样和动态距离约束的自适应采样策略,建立一种颤振可靠度分析方法。基于全模态理论建立参数化颤振临界风速分析有限元模型,并将试验设计生成的样本代入有限元模型求解得到训练集,进而构建RBF模型;通过定义的自适应采样策略,在迭代过程中不断从蒙特卡洛(Monte Carlo,MC)方法生成的样本中筛选出失效面附近的样本点添加至训练集,重新训练RBF模型直至满足收敛要求,并基于该RBF模型和MC样本直接计算得出颤振失效概率。通过2个经典数值算例对文中所提方法的有效性和准确性进行验证。结果表明,该文提出的可靠度分析方法及其自适应随机采样策略在保证计算精度的同时,能够大幅减少海量有限元模型运算带来的计算耗费,并降低功能函数的高维非线性和非显性带来的计算复杂度。

近红外光子在三维膝关节中传输的Monte Carlo模拟

提出一种检测早期膝骨性关节炎(ROA,knee osteoarthritis)的方法。首先建立光子在膝关节组织中的传输模型,利用蒙特卡洛(MC,monte carlo)方法模拟近红外光子在三维膝关节组织中的传输;在实验中,改变膝关节模型中软骨的吸收系数和散射系数,记录光子在膝关节表面的光强分布。结果表明,溢出膝关节表面的光子包括未碰撞骨头组织直接溢出的噪音光子和撞击骨头组织后溢出的有意义光子,吸收系数和散射系数的改变会导致膝关节表面光强分布发生变化,因此可通过膝关节表面光强分布变化判断膝关节的早期病变。

基于RAVEN的SGTR事故概率安全裕度分析方法研究

介绍了一种基于RAVEN软件通过蒙特卡洛(MC)抽样的风险指引的安全裕度特性分析(RISMC)方法,综合分析热工参数、人员动作时刻不确定性对蒸汽发生器传热管破裂(SGTR)事故安全裕度的影响,并将计算结果与传统安全评价方法进行比证。针对事故关键影响参数,基于MC抽样量化影响安全裕度的关键参数样本,利用RELAP5程序建立SGTR事故的系统仿真模型,通过RAVEN软件进行耦合计算并加以分析,最终获得该电厂模型在辅助给水系统失效情况下SGTR事故的概率安全裕度及其对各影响参数的敏感度。

上海临港地区典型海堤越浪失效概率计算研究

越浪是造成海堤破坏的主要因素。上海地区三面临海,海堤防御能力直接关系上海城市安全。针对海堤安全问题,以临港地区典型海堤为例,将越浪量作为造成海堤失效的风险因素,利用蒙特卡洛(MC)法计算由于越浪造成的海堤失效概率,计算得到临港大堤在设计使用年限内遭受破坏的概率约为8.78×10^(-7)。结果可为上海市海堤防御评估、海堤设计、使用和维护提供参考依据和借鉴。