基于临床实例的影响蒙特卡罗程序MCNP计算精度和速度的若干参数模拟研究

蒙特卡罗方法是目前最精确的剂量计算方法,但其较长的模拟时间阻碍了它在临床治疗中的应用。基于蒙特卡罗程序MCNP4c,针对一临床头部病例,探讨了记数方法、电子和光子截断能、光子产生次级电子参数ENUM对计算速度和精度的影响,给出了在保证一定精度前提下的最佳计算模式,以获得计算速度的有效提升。

地层元素测井仪器结构参数的蒙特卡罗数值模拟

建立地层元素测井的蒙特卡罗方法数值模拟模型,分别对仪器的屏蔽体、硼套、源距等仪器参数对测井响应的影响进行数值模拟研究。单一屏蔽体材料中钨镍铁屏蔽率最高,组合材料中钨镍铁+硼砂和钨镍铁+聚乙烯的屏蔽率比相同厚度钨镍铁的屏蔽率略高一些,钨镍铁+聚乙烯的效果更明显。实际仪器模型中11cm厚的钨镍铁屏蔽率大于0.9;硼套为10B与氟橡胶混合材料时其10B含量达到10%以上,达到降低仪器内部元素影响的效果;仪器外壳材料均可以采用沉淀不锈钢或铜,其对地层元素的解谱几乎没有影响。这些模拟结果可以为优化仪器结构参数提供参考。

储罐爆炸碎片最可能抛射距离的Monte-Carlo(蒙特卡罗)数值模拟

在总结前人工作的基础上,推导了储罐爆炸碎片抛射距离的理论计算公式,并给出具体的计算方法;分析了计算参数的不确定性,同时介绍用Monte-Carlo方法模拟高压储罐爆炸时碎片抛射距离的算法;在数值模拟结果的基础上,计算了碎片抛射距离的分布函数和概率密度函数,引入最可能抛射距离的概念,并指出可以用此来确定碎片抛射的危害范围。该方法对于定量评价储罐爆炸碎片危害性,减缓和控制碎片产生的风险,具有重要的意义。

蒙特卡罗法对平面模型射流泵流场的数值模拟

1 控制方程与压力方程在直角坐标系中,二维恒定不可压缩流体N—S方程(其中以总长l作为长度标尺、射流最大速度u_m作为速度标尺、ρu_m^2作为压力标尺)可化为下式:

蒙特卡罗法对射流泵模型内部流场的数值模拟

阐述了蒙特卡罗法的主要思想和原理,说明了用蒙特卡罗法求解二维对流扩散方程过程以及在计算机上的实现.最后,对射流泵模型用蒙特卡罗法进行内部流场数值模拟,模拟结果符合实际,为以后研究射流泵内部流场增加了一个全新的方法.

聚合物流体数值模拟的多层蒙特卡罗方法

探讨聚合物流体分子模型的应力计算问题,给出了基于Euler格式随机Brown轨道的多层蒙特卡罗(multilevel Monte Carlo,MLMC)方法。该方法利用多尺度时间步长思想优化尺度样本数,提高计算效率。Hooke和FENE模型的数值结果表明:在低Wi(Weissenberg)数情况下,MLMC方法比标准蒙特卡罗(StdMC)方法的计算成本更低,随机误差更小;而且目标精度越高,MLMC方法的计算效率提升越明显。进一步研究发现,由于在W i数较小时随机系统的Brown力比弹性力占优,应力的样本方差对MLMC层数的变化较敏感。因此,MLMC方法可以有效的降低随机误差。

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.

蒙特卡罗数值模拟法在随机参数转子动力学响应中的应用

本文运用模拟量输出卡和功率放大器生成符合正态分布的随机电流,根据已有的支撑刚度和随机电流之间的线性关系,得出支撑刚度的均值和标准差。在已有的转子系统模型上,利用蒙特卡罗数值模拟方法对随机参数进行模拟计算,得出支撑刚度参数的改变对转子动力学响应位移的影响。

引信机构旋转偏心的蒙特卡罗模拟

旋转偏心是旋转弹引信机构工作特性分析与计算的重要参数。为了得出引信机构旋转偏心的具体数值,以某引信球转子机构为例,对其旋转偏心所涉及的方向随机的矢量尺寸链进行了详细分析,应用蒙特卡罗法对旋转偏心进行了模拟计算,计算过程中涉及了作为组成环之一的采用相关原则标注的同轴度,并将模拟结果与极值法和概率统计法所得结果进行了对比分析。模拟结果表明:引信机构旋转偏心数值为近似于瑞利分布的偏态分布,最小值大于零,而其方向角为关于0°的对称分布,但并非均匀分布,也非正态分布。

蒙特卡罗法模拟射流泵内部流场的研究

主要介绍了如何建立二维抛物型齐次偏微分方程的一般形式的随机模型,用蒙特卡罗法对此射流泵的内部流动进行了数值计算,并和前人对射流泵的实验结果进行了比较,从计算的结果来看与实测值是基本吻合的,从而在用其他计算方法模拟的基础上,增加了一个崭新的方法来模拟射流泵的内部流场。

γ能谱的蒙特卡罗模拟

采用蒙特卡罗方法及通用程序M CNP 4C模拟了核物理实验中的γ能谱测量,阐述了γ能谱模拟思想及方法。结果表明,蒙特卡罗模拟得到的能谱与实验测量得到的能谱具有完全相同的特征。

排放高度对建筑物尾流扩散影响的分析与蒙特卡罗模拟

介绍了建筑物尾流扩散的特征 ,分析了排放高度对尾流扩散的影响 ,通过建立蒙特卡罗方法 ,模拟了位于立方体形建筑物上方的烟囱在不同释放高度的排放 ,探讨了排放高度对建筑物尾流扩散特征的影响 ,并就现有预测模式所存在的问题进行了讨论。

脑组织等效材料在BNCT中的蒙特卡罗模拟

运用蒙特卡罗程序(MCNP-4C)分别模拟计算了正常人脑组织和4种脑组织等效材料(水、有机玻璃、Liquids A和B)在中子照射下热中子通量、快中子通量、光子剂量的分布。通过对结果的对比分析知,在0.5 eV、10 keV中子照射下,Liquid B是较好的脑组织等效材料。

基于蒙特卡罗方法的光固化模拟

采用蒙特卡罗方法分析了光子在树脂中的输运过程,建立了紫外光单点固化模型,并进行了单点固化过程的模拟计算,通过曝光固化实验验证了该算法的可靠性.理论模拟和实验结果表明,当曝光能量达到临界值,固化点的高度和直径随曝光时间、功率的增大呈对数关系增大.利用该算法可以模拟各种不同光强分布的曝光固化过程,为加工分辨率的提高和工艺参量的优化提供理论基础.

蒙特卡罗方法的原理及在数值计算方面的应用——以定积分为例

蒙特卡罗方法也称计算机随机模拟方法,它是一种应用随机数来进行随机模拟试验的方法,在数学、工程技术、机械工程设计、武器系统论证等领域有着重要应用。此方法通过对样本的随机观测值的统计,求得所研究系统的某些参数,进而求得问题的近似解或一定置信度下的解。采用计算机模拟,避免了人工实际操作对试验次数的限制,对于数据处理比常规方法简便。以微积分中的定积分为例,给出了运用蒙特卡罗方法,如何构建参数、得到理论计算和模拟结果。

量子积分的蒙特卡罗模拟

用统一的量子积分形式表示量子力学计算中常见的积分 ,采用蒙特卡罗方法并将诸积分在同一循环中并行计算 ,提高了计算效率和计算结果的稳定性。

X射线检测黄金掺铜的蒙特卡罗模拟研究

用蒙特卡罗方法模拟X射线分别透射过纯金和掺铜黄金,并对不同条件下的透射结果进行对比,结果表明,X射线在纯金中的透射度明显弱于掺杂了铜杂质的金块。本文并因此提出一个新方法来检测黄金的纯度。为达到较好的检测效果,可以选定0.3 MeV的X射线作为入射源,透射光子的测量能谱选为0.11~0.16 MeV。该方法简单易行,成本低,测量范围大。本文的讨论对黄金纯度的检测具有借鉴和指导意义。

空气钻井补偿中子测井响应的蒙特卡罗模拟及应用

由于介质井眼的改变,空气井中补偿中子测井仪器的响应与液体井中有很大不同,利用液体介质井眼下刻度的补偿中子测井仪不能满足气体介质井眼测井的要求。利用蒙特卡罗方法,模拟了空气井中补偿中子测井响应以及井径变化对测井响应的影响。通过仪器刻度的方法对模拟结果进行处理,得到空气钻井补偿中子测井刻度后的仪器响应与孔隙度的关系曲线以及扩径校正方法,并应用于实际井中求取中子孔隙度,取得了一定的效果。

TEM模式同轴谐振腔低气压放电蒙特卡罗仿真和实验研究

随着无线通信系统高频小型化的发展趋势,对微波滤波器设计提出更为严苛的要求。其中功率容量作为衡量滤波器性能的重要指标,在滤波器尺寸不断缩小的情形下面临严峻的挑战。谐振器作为滤波器基本组成单元,对单一谐振器的功率容量准确预测十分重要。本文针对工作频率在2.6 GHz的TEM模式同轴谐振器,将电容加载的耦合结构近似为平行平板结构,利用单粒子蒙特卡罗方法仿真获得同轴谐振器临界击穿电场,实现了对该结构同轴谐振腔的低气压放电功率阈值仿真预测。对所设计同轴谐振腔开展低气压放电实验研究,获得了100~1000 Pa气压范围内击穿功率阈值随气压的变化关系实验曲线,并验证了单粒子蒙特卡罗仿真预测方法的准确性。

地球内辐射带核心区环境特征分析及质子屏蔽的蒙特卡罗模拟

辐射带粒子是近地空间卫星总剂量辐射的主要来源。文章分析了内辐射带不同高度轨道的辐射环境特性;并利用Geant4程序,针对内辐射带质子环境进行不同材料的屏蔽效能计算。结果表明:虽然传统的低‒高‒低原子序数材料三明治屏蔽结构对电子具有较高的屏蔽效能,却并不适用于以质子环境为主的轨道;对于工作在3000 km圆轨道、5年寿命的卫星,若要将总剂量降至30 krad(Si)以下,使用PE屏蔽材料可比Al屏蔽减重28%。