基于孔隙结构分形维数的水驱气藏见水井产能预测模型

基于渗流理论和分形介质理论,利用分形维数与相渗曲线之间的幂函数关系,建立了气水两相流动条件下考虑孔隙结构分形维数与有效非达西系数的产能预测模型。研究表明:水驱气藏产水气井产能随着渗透率和有效厚度的增大而增大,但增大幅度随着参数值的增大逐渐变缓;随着分形维数、生产水气比、表皮系数、供给半径的增大,产水气井产能明显降低。在本文参数取值范围下,渗透率和有效厚度对产水气井产能影响最显著,是产能主控因素。模型可以准确预测水驱气藏产水气井产能,从而为调整气井生产制度、延缓气藏水侵、提高气藏开发效果提供理论指导与技术支持。

片岩隧道围岩稳定性与断面轮廓分形维数关系

在薄层状片岩隧道中,隧道超欠挖对于围岩稳定性有一定的影响。通过Python编程,采用盒维数法计算断面轮廓分形维数的方法,对某隧道10个超欠挖断面进行分形维数的计算。并通过数值模拟的方法,计算了薄层状片岩隧道在超欠挖状态下拱顶的应力集中系数和最大位移影响系数,作为评价围岩稳定性的指标。结合分形理论建立的断面轮廓分形维数与薄层状片岩隧道围岩稳定性关联模型,发现分形维数和围岩稳定性的最佳函数关系为线性关系,回归系数为0.87;而超欠挖百分比与二者并没有直接的线性关系。研究此种围岩条件下隧道超欠挖与围岩受力状况之间的规律关系,对指导薄层状片岩中隧道的开挖有现实意义。

深圳典型城市人工林绿地表层土壤颗粒分形维数特征

城市人工林是城市绿色基础设施的重要组成部分,是城市景观植被和土壤生态系统的高度复合体。为探究城市人工林绿地土壤颗粒组成及结构与植被群落等环境因素的关系,以深圳市建成区绿地表层0~10 cm土壤为研究对象,测定研究区植被覆盖度和土壤石砾含量、容重、有机质、颗粒组成并计算分形维数,分析土壤颗粒组成及分形维数与各指标的相关性;运用多水平线性混合模型(MLMs)确定土壤分形维数的影响因子,并分析影响因子与土壤分形维数的关系。结果表明:研究区绿地土壤以砂粒为主(62.09%~91.61%),其次是粉粒(0.97%~25.13%)和粘粒(0.82%~17.20%);土壤分形维数变化范围为2.52~2.76,土壤质地以砂质壤土(85.82%)为主,3种质地类型的土壤颗粒分形维数差异显著(P<0.01),从高到低依次为砂质黏壤土(2.74)>砂质壤土(2.64)>砂土(2.59);土壤颗粒分形维数与乔木郁闭度、草本盖度以及土壤有机质含量呈显著正相关(P<0.05),不同质地类型之间影响因子对土壤分形维数的影响程度不同,其中砂质壤土与总体规律一致,土壤分形维数随乔木郁闭度、草本盖度以及土壤有机质含量的增加呈上升趋势。综上可知,深圳城市人工林表层土壤分形维数受植被群落结构影响显著,并与土壤质地和土壤有机质关系密切,研究结果对指导城市人工林群落配置和改善土壤质量功能具有重要意义。

冻干物料孔隙特性表征的分形模型与分形维数

为了定量表征冷冻干燥物料孔隙结构和形貌特性,采用两种多孔介质分形模型,通过压汞法研究冻干牛肉和冻干腊牛肉孔隙结构的分形特性。研究表明:对于孔隙特征尺度为1～100μm的冻干牛肉和腊牛肉,采用Menger海绵模型表征孔隙结构时,尽管表观上表现出无标度区分段线性的特性,却无法确定合理的分形维数用于表征物料的孔隙分形结构;而采用热力学关系模型分析物料孔隙结构时,物料孔隙呈现显著的分形特性,并可给出合理的分形维数,该方法可用于定量表征冻干物料的孔隙分形结构特性。

断层体系的分形维数及其对深源气运移条件的指示作用

本文根据分形理论计算了松辽盆地北部大庆长垣以东地区T2、T3、T4反射层不同区域内断层体系的计盒维数和信息维数，通过对各区断层体系分维特征的分析，发现断层体系分维高值区域与深源气藏的分布存在较好的对应关系，这不仅表明断层是该区深源气的主要运移通道，同时也表明断层体系分维特征是定量描述深源气运移、聚集条件的一个重要参数。

基于分形维数的地表模型多分辨率动态绘制

以基于分形维数的树状结构组织三维地表网格模型 ,实现了与视点相关的连续多分辨率地表模型简化及实时绘制 .算法分为预处理和实时绘制两个阶段 .在预处理阶段 ,通过分形维数评价地表的复杂度 ,建立自适应的树状结构 ,计算出所有顶点的误差值 .在绘制阶段 ,则根据视距、视角等因素动态地确定需保留的顶点集 ,并采用受限四叉树方法实时三角化得到所需分辨率下的三角网格近似模型 .该算法具有两个优点 :一个是地表模型的分层区域划分考虑了地形本身的复杂度 ;另一个是建立了视点相关各参数与所采用的分辨率表示的直接关系 .实验表明 ,此算法简单、有效 ,支持对地表模型的交互式实时动态绘制 .

断层体系的分形维数及其对深源气运移条件的指示作用

本文根据分形理论计算了松辽盆地北部大庆长垣以东地区Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４反射层不同区域内断层体系的计盒维数和信息维数，通过分析发现断层体系分维高值区域与深源气藏分布存在较好的对应关系，这不仅表明断层是该区深源气主要运移通道，同时也表明断层体系分维特征是定量描述深源气运移、聚集条件的一个重要参数。

基于变维分形的股票指数预测模型

为了解决投资者提出的希望能够寻找一种易于实现的预测方法来提高股票指数短期预测精度的问题,采用变维分形、累计和变换对数据进行分析,预测时对上证指数的原始数据进行一系列变换以及分析后,从中选择一种能够与模型符合良好的最优变换来确定相应的分形参数,即能用分形分布处理变换后的数据。给出了用分形方法对上证指数进行短期预测的实例并结合数值模拟图形进行比较分析,经研究得出基于分形维的预测方法对于股票指数的短期预测精度较高,并且对短期预测具有很好的研究价值和广阔的应用前景。

樟子松根系的分形维数测定模型

为测定植物根系维数,采用分形盒维数计算方法,建立樟子松根系维数测定模型.结果表明:实验中得到的樟子松根系维数与建立的模型拟合较好,从而验证了模型的可靠性.模型以分形理论为基础.实验中对樟子松根系运用统计相似和自相关性知识研究,结合回归方程发现其维数发展的规律,为林木资源的采伐利用提供参考依据,也为植物根系维数的研究方法提供一种思路.

基于分形维数的全变分图像平滑模型

针对标准全变分模型用梯度检测边缘易受噪音干扰产生"阶梯"效应和在处理纹理丰富的图像时易丢失细节纹理信息的缺点,提出了一种基于分形维数的全变分模型,该模型可利用图像局部分形维数来检测边缘,能够准确识别真实边缘、剔除假性边缘,从而抑制"阶梯"效应,可保护纹理丰富的图像的纹理细节信息。平滑后的图像显示出改进方法能有效去除噪声并减弱"阶梯"效应,获得较高峰值的信噪比。

涂层风沙冲蚀损伤表面分形维数预测模型

目的建立涂层风沙冲蚀损伤表面分形维数预测模型,重构冲蚀损伤表面形貌,为涂层风沙冲蚀损伤表面形貌研究提供基础。方法进行了聚氨酯防腐面漆涂层风沙冲蚀损伤试验,建立了多粒径粒子冲击模型,利用赫兹接触理论求解冲击损伤面积及其分布概率,分析表面损伤的演化规律得到损伤面积增长迭代关系式,结合分形分布理论求解损伤表面分形维数,分析不同参数对理论模型的影响。利用理论模型重构损伤表面形貌、预测表面分形维数并与试验结果进行对比分析。结果冲蚀试验中,随冲蚀时间、角度的增加,随机均匀分布的损伤区域逐渐叠加联通,分形维数也随之增大;表面分形维数存在最大值,斜角度下单粒子冲击损伤区域为彗星形。理论模型中,主导粒子粒径越大,分形维数初期增长速度越慢;冲击损伤面积越大,分形维数初期增长速度越快;损伤尺度系数越大,分形维数最大值越大;冲蚀前损伤面积越大,初始分形维数越大。对比理论模型与试验结果,重构损伤表面形貌损伤演化规律与试验结果相似,表面形貌余弦相似性及分形维数相关性系数均大于0.9。结论通过分析固体粒子冲蚀现象特点和试验结果,发现风沙冲蚀是非线性的反馈的动力学系统,涂层冲蚀表面形貌具有迭代的损伤演化过程。基于此建立涂层风沙冲蚀损伤表面分形维数预测模型,可利用风沙流参数有效预测不同冲蚀时间下损伤表面分形维数、重构损伤表面形貌。理论模型预测结果与试验结果具有较高的相似性,可以为涂层风沙冲蚀损伤表面形貌研究提供基础。

基于分形维数及考虑假集料影响的冷再生混合料级配控制方法

为了更好控制混合料级配,以获取最佳路用性能,对冷再生混合料级配分形特征以及沥青路面回收旧料(RAP)假集料特性开展了研究。首先选取了规范级配范围内6种代表性级配曲线,借助分形几何理论,建立了粒径分布函数,得到了合成级配分形维数(D)、粗集料级配分形维数(DC)及细集料级配分形维数(DF),并分析了三者与冷再生混合料干劈裂强度、冻融劈裂强度比、动稳定度和最大弯拉应变的相关性,然后建立了基于级配分形维数的冷再生混合料路用性能预估模型,最后通过分析级配变异性对冷再生混合料性能的影响,提出了考虑假集料影响的冷再生混合料级配控制方法。结果表明:分形维数可以定量描述冷再生混合料粒径分布及级配走向,进而反映冷再生混合料各项路用性能,基于分形维数的性能预估模型可以较好预测冷再生混合料各项路用性能,预估值与实测值相对误差基本在15%以内;当冷再生混合料“抽提前后级配变化率方差”(DV)大于85或“抽提前后级配变化值”(Va)大于3.6时,宜通过添加新粗集料或调整级配曲线靠近下限等措施来提升冷再生混合料高温抗力。

基于布朗模型和小波变换的图像分形维数计算

函像分形维数是反映图像纹理特征的重要因素，也是图像分割的主要依据；通常，图像的分形维数多数采用盒维数计算方法来得到．但是避免不了计算时阚值选择带来不精确的问题，本文结合小波变换和布朗模型，提出了一种新的计算方法，并且和盒维数方法计算结果进行比较，结果表明，通过本文的计算方法得到的图像分形维数较准确。

变分模态分解的Volterra模型和形态学分形维数在发动机故障诊断中的应用

针对实测发动机故障信号的非线性和形态学分形维数难以对其有效估计的问题,提出一种基于变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)的Volterra模型和形态学分形维数相结合的发动机故障诊断方法。首先采用VMD方法对发动机故障信号进行分解,通过基于互信息熵能量熵增量的虚假固有模态函数(intrinsic mode function,IMF)分量剔除算法,将噪声和虚假干扰成分从信号内分离,对含有故障信息的敏感IMF分量重构,然后通过对重构信号相空间的重构,建立Volterra自适应预测模型,获取模型参数,最后计算模型参数向量的形态学分形维数,并将其作为量化的特征参数用于发动机工作状态和故障类型的识别。通过对实测发动机声振信号的分析,结果表明,该方法可有效提取发动机的状态特征信息,实现发动机异响的故障诊断。

二维分形维数在皮肤癌光学相干断层成像技术诊断中的应用

目的:在利用光学相干断层成像技术检测和诊断皮肤癌时,获取能够用于皮肤癌诊断的图像特征值。方法:应用差分盒子技术方法,提取色素痣、基底细胞癌和黑色素瘤的光学相干断层图像的二维分形维数。结果:从光学相干断层图像中提取出的二维分形维数能够有效地区分色素痣、基底细胞癌及黑色素瘤,色素痣和基底细胞癌的分形维数较黑色素痣小,具有统计学意义。结论:应用本方法计算的二维分形维数可以用于皮肤癌的诊断。

微观模型水驱前缘分形维数的计算方法

分形维数可以对复杂曲线特征进行描述,并具有计算简单、物理意义明确、抗干扰能力强的特点。利用分形维数可以较为定量的描述驱替前缘形状的复杂程度,通过计算水驱前缘的分形维数可以反映出驱替前缘的稳定性,并在一定程度上反映出微观模型的波及效率。该文使用盒计维数法(Box-dimension method)对水驱前缘的分形维数进行了计算,得到了水驱前缘稳定的分形维数,并研究了水驱前缘分形维数与波及效率之间的相关关系。从而为研究水驱油采收率提供了一个重要的方法。

基于分形维数的层次多分辨率模型

多分辨率模型作为一种加速实时显示的手段，近年来得到了普遍的重视和迅速的发展．但是关于在一个虚拟环境的漫游系统中如何有效利用这一技术的研究，目前国内外仍处于探讨阶段．与此同时，分形维数作为度量不规则程度的一种手段也日趋受到重视．以此为基础，本文提出了一种新的方法将三维模型表面组织成具有层次结构的多分辨率模型，这种结构便于实时地进行与视点相关的自适应简化，同时还实现了以条带的形式来显示模型的表面．在不影响视觉效果的前提下大幅度减少了绘制所需的三角面片数，实验表明，这种方法是成功并且有效的．

基于分形盒子维数的物流车辆位置追溯模型设计

为解决传统物流车辆位置追溯模型存在信息转发限制、追溯时产生较大距离误差的问题,设计基于分形盒子维数的物流车辆位置追溯模型。将物流车辆所在空间整合为1个空间集合,确定物流车辆的分形盒子维数参数,采用两跳机制处理物流车辆的位置数据信息,将同步位置信息发送至处理基站,并转化数据包原有的转发限制,设定车辆位置更新流程,定义多重分形谱偏斜度,构建位置追溯模型。分别采用传统的基于微型电子机械系统(micro-electro mechanical system,MEMS)传感器的物流车辆位置及姿态追溯模型、基于轻量化图像分割的物流车辆特征定位模型及基于分形盒子维数的物流车辆位置追溯模型进行物流车辆位置追溯对比试验。结果表明:与传统的追溯模型相比,基于分形盒子维数的物流车辆位置追溯模型可正确匹配的物流车辆位置点最多,溯源位置误差最小。基于分形盒子维数的物流车辆位置追溯模型可为研究物流车辆追溯方法提供理论依据。

高炉矿焦床层孔隙分形维数的计算机模型研究

在计算机模拟高炉矿、焦床层分形结构的基础上,引入了2个参数:散料颗粒的形状系数φ与内孔隙度ε对模拟结果进行了修正,分析了影响散料层孔隙度与孔隙结构分形维数的因素。研究结果表明,随着散料层孔隙度的增加,孔隙结构的Sierpinski分形维数增大,孔隙对散料层的填充能力增强。

木材横纹有效导热系数的分形模型

提出了一个二维的分形模型来计算木材横纹有效导热系数.通过分析木材试样的扫描电镜照片,研究了木材横纹剖面的多孔结构特征,采用盒维数法计算了其分形维数.通过分析单一木材细胞的导热过程,采用热阻模拟方法分别推导了弦向和径向有效导热系数的表达式.实验得到各种木材的纤维多孔结构的分形维数约为1.4,由木材纤维孔隙率与分形维数的关系得到了有效导热系数随分形维数变化的表达式.利用分形模型对木材径向有效导热系数进行了计算,并与实验测量结果和文献中的数据进行了比较.结果表明,此分形模型可以对各种木材的横纹有效导热系数进行有效的预测,而且可以推广到不同含水率的情形.