基于条件独立性检验的非稳态因果发现方法

非稳态时间序列数据之间的因果关系发现是非常重要但极具挑战的问题。现有的工作主要假设观察数据随着时间或领域发生变化。上述假设使得相关方法需要引入时间或领域作为先验知识,无法应用于分段稳态的非稳态场景。因此,提出了一种基于条件独立性检验的非稳态因果关系发现算法。首先使用变化点检测方法来识别非稳态变化的时间点,然后将上一步的时间点进行区间划分,用基于条件独立性检验的时序因果关系发现算法推断局部稳态因果结构。在仿真和真实世界数据上的实验证明了该方法的有效性。

超深层多重介质储层径向非稳态水侵模型

为进一步认识超深层多重介质储层的水侵规律,将水体分别考虑为无限大水体和封闭水体,建立了其关于双重介质储层和三重介质储层的径向非稳态水侵模型。利用拉普拉斯变化等数学方法对模型进行求解,得到拉普拉斯空间下的累计水侵量解,再通过数值反演即可获得实空间下的累计水侵量解。绘制了无限大水体多重介质储层和封闭水体多重介质储层的水侵曲线,对两种水体的水侵曲线进行了对比分析以及对多重介质储层水侵曲线进行了参数敏感性分析。最后,选用塔里木盆地超深层缝洞型油藏的现场数据并结合物质平衡原理对模型进行了验证分析。研究表明,无限大水体水侵曲线不断上升,封闭水体水侵曲线后期保持平稳且有“水侵台阶”出现;水体半径和储容比主要影响水侵曲线的位置高低;窜流系数主要影响“水侵台阶”出现的时间早晚;该水侵模型能准确地求取累计水侵量大小。建立的水侵模型以及绘制的水侵曲线可为超深层多重介质储层水侵机理研究提供理论参考。

基于非稳态加性噪声模型的因果发现算法

因果发现旨在通过观测数据挖掘变量间的因果关系。现有的因果发现方法大多假定数据的产生过程是平稳的,然而在实际环境下往往不满足稳态假设,导致结果不可靠。研究发现,在一些场景中的非稳态扰动与时序信息高度相关。因此,在加性噪声模型基础上将非稳态扰动刻画为一项关于时序信息的函数,设计非稳态加性噪声模型,并给出非稳态加性噪声模型的识别条件,提出一种两阶段的因果关系学习算法。第1阶段利用回归计算得到变量残差,再检验残差与回归特征集的独立性从而选出叶子节点,迭代得到观测变量集的因果次序;第2阶段再次进行回归计算和独立性检验,消除第1阶段中冗余的因果关系,从而得到观测变量集的因果结构。实验结果表明,与基于约束的异构/非平稳因果发现、LPCMCI和Ti MINo算法相比,该算法在仿真数据集上取得了最优的效果,平均F1值达到0.85;而在真实因果结构数据集中,该算法的F1值平均提升41.12%,能够从非稳态数据集中恢复出更多因果结构的信息。

花岗岩非稳态传热破坏过程能量演变规律研究

热作用下花岗岩损伤的定量描述是个亟待解决的问题。从能量角度出发,对600℃范围内高温花岗岩试件非稳态传热过程的温度状态进行测定,借助冷却法分析了花岗岩正规状况阶段热物理参数演变规律,讨论了花岗岩非稳态传热过程能量吸收、释放及耗散特性,揭示了热作用下花岗岩性能损伤与能量演变规律的内在联系。结果表明:不同高温状态下的花岗岩试件自然冷却时正规状况阶段比热变化分两个阶段,分别为比热平稳变化阶段与比热大幅变化阶段;随着初始高温状态的降低,整个非稳态传热过程中所耗散的能量也在随之降低,且在同一冷却模式下,输入的能量越大,耗散能所占比例也越大;非稳态传热过程中耗散能的大小与高温热作用后花岗岩宏观力学性能的劣化有较强的相关性,耗散能的大小与最大热冲击因子有显著的线性关系。

采用非稳相偏振滤波的DAS-VSP数据P/S波分离方法及其应用

分布式光纤声学传感(DAS)因成本低、易布设以及高密度采样等优势正成为重要的地震观测技术,尤其是越来越多地与垂直地震剖面(VSP)结合,用于主动地震勘探或被动地震监测.DAS传感器通过感知弹性波场产生的轴向应变或应变速率来观测地震波场振动.然而,目前单分量DAS-VSP数据未完整地记录地下弹性波场的三维矢量振动信号,因此如何从中分离出P波或S波用于后续地震成像与参数反演是重要且很有挑战的课题.以弹性波传播理论为基础,本文根据P波和S波的频散关系估算接收点处各自的偏振方向,通过随频率和空间位置变化的偏振滤波实现DAS-VSP数据的P/S波分离.理论模型合成数据与东海实际DAS-VSP数据实验结果表明,该方法能有效地将P波和S波信号从单分量DAS-VSP数据中分离出来,可为后续纵横波速度反演、PP与PS波成像提供关键的数据预条件处理.

考虑长细比的岩土颗粒系统非稳态流动特征研究

砂土等常见岩土颗粒系统在高速流动状态下具有显著的非稳态特征,其剪切速度分布与速度波动特征等均表现出显著的随机性。但目前颗粒系统细观特征对其宏观流动参数的影响尚不明确,针对岩土颗粒流动过程随机性特征参数的研究亟待加强。本文通过离散元环剪单元实验模拟,捕捉不同形状颗粒系统高速剪切流动过程中的宏微观特征。研究结果表明:(1)颗粒形状对系统宏观剪应力有较为显著的影响。颗粒长细比越大,其残余剪应力越大;(2)颗粒系统速度波动的空间分布同时受到剪切速度与边界效应两方面的影响。剪切速度越大,速度波动越大。边界对于颗粒速度波动具有一定的约束效应;(3)颗粒形状对系统速度波动大小有显著影响。颗粒越细长,微观速度波动越小;(4)形状特征对颗粒系统细观接触特征有显著影响。颗粒越细长,其平均配位数越大,出现较大粒间接触力的概率越小。

非稳态点接触EHL问题高效直接算法研究

发展了一种研究非稳态点接触弹流润滑(Elastohydrodynamic Lubrication,简称EHL)的快速直接算法。在弹流求解过程中,通过分析计算域网格离散的特点,对离散后的Reynolds方程采取按列分块、逐列求解的求解策略,使每个时间步长上求解的方程维数显著减小,从而极大地提高了计算效率。运用新算法获得了点接触EHL纯挤压工况下油膜和压力演变过程中的典型特征,证明了新算法的正确性;数值实验和比较证明,新算法具有复合直接迭代法无可比拟的高效率,与逐行迭代法相比,新算法也具有显著的、更高的计算效率,并且随着网格数量的增加,新算法的高效性愈加凸显。

气动载荷下高速列车设备舱裙板非稳态振动疲劳强度研究

高速列车设备舱裙板对改善列车空气动力学性能起到重要作用,裙板除受到振动载荷外,还承受气动载荷。随着运行速度的不断提高,裙板承受的气动载荷愈发强烈,为保证高速列车的正常运行,对裙板的疲劳评估尤为重要。该文针对裙板在气动载荷作用下的非稳态振动特性,以实测气动载荷作为输入利用有限元仿真获取脉冲响应函数,采用时域卷积积分方法计算加速度测点位置加速度,对比试验数据进行模型验证,对比结果显示总体误差小于10%。再采用该方法计算关注单元动应力,通过振动疲劳强度分析方法进行评估,评估结果显示裙板疲劳强度可以满足速度为400 km/h列车的需求。

基于非稳态扩散的复合煤体能量失稳致灾研究

在我国由于地质构造作用的影响,导致煤层中多存在原生结构煤和构造煤分层的现象;而构造煤的存在导致复合煤层突出危险性急剧增加,这严重制约我国煤矿安全生产。根据软硬复合煤体瓦斯的扩散状态,模拟分析了非稳态扩散复合煤体的力学失稳规律;建立了非稳态扩散的吸附瓦斯膨胀能计算模型,探讨了稳态扩散和非稳态扩散对于吸附瓦斯膨胀能的影响,从能量角度分析了吸附瓦斯膨胀能对突出的控制作用,阐释了非稳态扩散复合煤体的突出失稳致灾机制。结果表明:复合煤层中构造煤的存在能够增加其邻近原生结构煤的塑性破坏程度,提高了原生结构煤塑性区内的瓦斯运移速度,进而增加煤与瓦斯突出危险性;非稳态扩散条件下原生结构煤和构造煤的吸附瓦斯膨胀能是稳态扩散条件的0.50~0.57倍和3.36~3.38倍,复合煤层中由于构造煤的存在导致原生结构煤内部裂隙-基质系统间产生巨大的瓦斯浓度差,使得原生结构煤基质内部的吸附瓦斯迅速解吸,增加邻近原生煤中吸附瓦斯膨胀能,进而使得复合煤层的突出危险性显著增加。

济阳坳陷页岩油储层渗流特征非稳态实验

为形成一种适用于济阳坳陷页岩油储层渗流特征参数的高效而且精确的测试方法,基于一维非稳态渗流模型,建立了非稳态页岩油流动实验方法,分析不同裂缝发育情况下页岩的液测渗透率和启动压力梯度。结果表明:非稳态压力恢复法可准确测试页岩渗透率,测试时间可缩短约90%;由于气液两相间基础物性的巨大差异,液测渗透率约为气测渗透率的0.47%~2.83%;结合数值仿真和压力衰竭测试,可获得页岩液测启动压力梯度(101~102 MPa/m),其随着渗透率的增加呈幂指数递减;层理贯穿缝发育可显著降低页岩的启动压力梯度;相较于稳态法测试,非稳态压力衰竭法测试启动压力梯度数值略小。研究成果可为页岩油储层渗流参数的高效实验测试及开发方案的制定提供技术支撑。

比例式变推力固体姿控发动机非稳态特性研究

为了研究比例式变推力固体姿控发动机的内流场非稳态特性,建立了比例针栓推力器的二维轴对称计算模型,基于动网格技术模拟入口压强随喉部面积变化而变化的推力器工作模式,得到了内流场各性能参数的变化规律。结果表明:在非稳态工作过程中,内流场会出现典型的亚音速回流区、斜激波和流动分离等特征,入口压强、针栓壁面及喷管壁面压强均随针栓靠近喉部而增大,推力器推力逐渐上升,实现了推力连续调节。开关频率会加剧针栓前进过程中头部压强波动。针栓头部收敛角越大,其头部回流区越小。当喉部面积一定时,燃速压强指数越高,发动机压强与推力变化范围越大,为实现预设的推力调节范围,需要选择合适的燃速压强指数。

翼型流动分离的EnKF非稳态数据同化

为了改善RANS模型对流动分离现象的预测性能,针对NACA0012翼型绕流,采用基于非稳态计算的集合Kalman滤波(ensemble Kalman filter,EnKF)数据同化方法,结合粒子图像测速(particle image velocimetry,PIV)数据对SST湍流模型的模型常数进行了修正,对比分析了不同模型常数扰动幅度、不同集合样本数目下稳态数据同化和非稳态数据同化的预测结果差异。研究结果表明,相对于稳态计算,非稳态计算能够增强数值模拟的稳健性,从而可以在较大的扰动幅度下,改善RANS模型的初始预测分布。稳态数据同化在模型常数扰动幅度较大或者样本数目较少时存在明显缺陷,非稳态的数据同化具有更好的鲁棒性,能够在更大扰动幅度和更少样本数下得到最优的湍流模型常数,对流场的预测更加准确。

基于非稳态负荷评估雄性SD大鼠衰老进展及左归丸的干预作用

目的采用非稳态负荷(allostatic load,AL)的理论与方法评估衰老以及左归丸对自然衰老雄性SD大鼠模型的影响。方法自然衰老雄性SD大鼠,分别在2、5、8、14、18、21月龄剪尾取血,其中18月龄时随机分为老年对照组、左归丸低剂量组和左归丸高剂量组。左归丸干预3个月后,取用血样以及肌肉、肝等组织样本。血样用流式细胞术检测T淋巴细胞数量和凋亡率,并检测血清生化指标,包括低密度脂蛋白胆固醇(low-density lipoprotein cholesterol,LDL-c)、高密度脂蛋白胆固醇(high-density lipoprotein cholesterol,HDL-c)、甘油三酯(triglycerides,TG)、总胆固醇(total cholesterol,TC)、游离脂肪酸(free fatty acids,FFA)、25羟维生素D(25 hydroxyvitamin D,25-OH-D)、皮质酮(corticosterone,CORT)、C反应蛋白(C-reactive protein,CRP)、白细胞介素-6(interleukin 6,IL-6)。将LDL-c、TC、HDL-c、FFA、TG、CORT、IL-6、CRP、25-OH-D、CD3^(+)T淋巴细胞计数、CD3^(+)T淋巴细胞凋亡率共11项指标用于AL评分。结果大鼠血清LDL-c、TG、TC、25-OH-D、CRP、IL-6随增龄发生显著改变,但变化模式有所不同。CD3^(+)T淋巴细胞计数随增龄显著降低(P<0.01),CD3^(+)、CD4^(+)、CD8^(+)T淋巴细胞凋亡率随增龄显著升高(P<0.01)。左归丸干预后,老年大鼠血清CORT水平显著提高(P<0.01)、CD8^(+)T淋巴细胞凋亡率显著降低(P<0.05)。AL评分自5月龄开始升高,至18月龄到达峰值。结论与单一指标比较,AL能更好地表征衰老过程。左归丸可以提高衰老大鼠的应激反应能力,延缓其免疫衰老。

应用遗传算法估计非稳态地震数据的混合相位子波及Q值

地震高分辨率处理或反演的目的是获得精确的反射系数或弹性参数模型。然而地层滤波效应模糊了地震记录中的地层反射信息,因此有必要消除这种滤波效应。现有的大部分提高分辨率方法并不能完全摒弃关于地震子波和Q模型的一些假设。为了获得更为切合实际的地震子波,同时自适应获取Q模型,文中将地震子波相位估计与Q模型估计相结合,提出了基于遗传算法的非稳态地震数据混合相位子波及Q值估计方法。首先通过井旁道记录拟合得到初始地震子波的振幅信息,然后依据子波Z变换的根关于单位圆移动与否构建用于遗传算法的编码链条。另一方面,十进制Q模型对应的二进制表示形式同样能够利用编码链条表征,因此利用全局优化算法能够同时估计地震混合相位子波以及Q模型。结合根变换和遗传算法不断改变子波相位的同时自适应生成Q模型,利用子波和Q模型构造的时变子波矩阵与测井反射系数得到合成地震记录,并与井旁道记录进行匹配,最终得到合理的混合相位子波和地层Q模型,进而构造时变子波矩阵进行时变反褶积。通过井旁道记录与测井数据拟合得到的混合相位子波,与实际地震子波相位更为接近,理论数据和实际数据处理结果证实了该方法的有效性。

社区脑卒中病人非稳态负荷潜在类别及其影响因素

目的:对脑卒中病人的非稳态负荷现状进行分类,分析脑卒中病人非稳态负荷分类的影响因素。方法:选取2015年中国健康养老追踪调查(CHARLS)数据中889名社区脑卒中病人为研究对象,采用潜在类别分析对脑卒中病人非稳态负荷进行分类,比较不同非稳态负荷类别的脑卒中病人人口学特征、生活方式、心理状态等方面的差异,采用多元Logistic回归分析社区脑卒中病人非稳态负荷类别的影响因素。结果:社区脑卒中病人的非稳态负荷可以分为心血管系统高负荷组(20.8%)、代谢-免疫系统高负荷组(38.1%)和代谢系统高负荷组(41.1%)3个潜在类别。抑郁、男性、健康满意度低、饮酒史、日常生活活动能力受损和夜间睡眠时间少相对于代谢系统高负荷组来说是心血管系统高负荷组的风险因素(P<0.05);抑郁、视力问题、听力问题、午睡时间短相对于代谢-免疫系统高负荷组来说是代谢系统高负荷组的危险因素(P<0.05);日常生活活动能力受损、合并慢性病数量多、午睡时间长相对于代谢系统高负荷组来说是代谢-免疫系统高负荷组的危险因素(P<0.05)。结论:社区脑卒中病人的非稳态负荷存在3个潜在类别,各类别具有明显特征,抑郁、日常生活活动能力、性别、生活方式、合并慢性病数量等是其影响因素,社区医护工作人员应辨别不同类别病人的特征,提出针对性的干预措施,纠正其不良生活习惯,促进健康行为。

基于离散模块梁单元理论的超大型浮体在非稳态载荷下的水弹性响应

使用离散模块梁单元(Discrete-Module-Beam,DMB)理论计算超大型浮体在非稳态载荷下的水弹性,包括位移响应和结构力响应。使用三维势流理论进行水动力分析,并基于Cummins方程将DMB方法扩展至时域;使用子梁法进行位移响应还原。在求解结构力响应时,结构被视作无支持、两端自由的无质量梁,将其所受外载荷按沿结构纵向分布是否已知划分为2类。对于已知分布的外载荷,直接对其进行积分即可获得结构力分布;对于未知分布的外载荷,使用改进后的三次曲线插值法求解结构力分布。计算定点货物移动和飞机降落工况下的水弹性响应。采用DMB方法可准确计算结构位移响应,也可给出非稳态加载过程中初始阶段的弯矩分布,并体现由集中力作用引起的弯矩突变。

基于CiteSpace的非稳态负荷相关研究热点及前沿的可视化分析

背景非稳态负荷是衡量机体慢性应激的多系统生理指标,反映了慢性应激暴露对身体的累积生理负担,对慢性疾病的防治具有重要意义。近年来非稳态负荷相关研究逐渐增多,但国内相关研究发展较慢。回顾非稳态负荷相关研究文献,全面了解该领域发展趋势及热点,有助于促进我国非稳态负荷研究领域的创新发展。目的通过分析近年来发表的非稳态负荷的相关文献,了解该领域的研究热点和前沿,为以后研究提供参考。方法在Web of Science核心合集的科学引文索引扩展(SCIE)数据库中检索从建库至2022-12-01以非稳态负荷为主题的文献,应用Microsoft Excel 2019和CiteSpace软件对文献进行发文量、国家、作者、机构和关键词的可视化分析。结果共纳入509篇文献,年发文量呈缓慢增长趋势,美国是发文量(315篇)和中介中心性(0.65)均位居第一的国家。发文量排名前3位的作者是加拿大的JUSTER(23篇)、美国的SEEMAN(16篇)和美国的KARLAMANGLA(12篇)。发文量排名前3位的机构分别是位于美国的加利福尼亚大学洛杉矶分校(39篇)、加拿大的蒙特利尔大学(21篇)和美国的密歇根大学(20篇)。高频关键词包括非稳态负荷、应激、健康、社会经济地位、累积生物风险,关键词突现分析中突现程度最高的关键词是血压(突现强度为5.8)。结论非稳态负荷的研究正逐渐成为新的学术热点,研究热点主要聚焦于非稳态负荷的影响因素及其与健康结局的关联,干预研究极少。我国在该领域仍需进一步探索,未来研究可考虑扩大研究对象的范围,制定针对不同人群的非稳态负荷测量方法并形成规范以及开展相关干预性研究,促进人类健康。

非稳态负荷的影响因素及对健康结局影响的研究进展

综述国内外关于非稳态负荷的概念、测量工具、影响因素及对健康结局的影响,以期为我国开展相关研究提供参考依据。

非稳态导热问题分析解特征函数正交性的讨论

非稳态导热问题分析解是传热学中十分重要的内容之一,多数传热学教材对特征函数正交性的论述较为简略,影响了对求解过程的理解.本文以大平板非稳态导热问题分析解求解过程为例,重点讨论了特征函数正交性的含义、特征函数正交性的证明以及特征函数正交性的应用,给出了保持求解过程连贯、帮助学生理解的教学建议,为非稳态导热问题分析解及其数学解析过程的教学提供了参考.

受限水在纳米级多孔介质页岩中的非稳态流动特征

为了探究水在纳米管中的非稳态流动特征和水在纳米级别多孔介质页岩中的非稳态渗流特征,将非稳态理论与纳米尺度孔隙中水传输的机理相结合,提出了纳米管中水的非稳态流量增强模型和混合润湿多孔介质中水的非稳态表观液体渗透率(ALP)模型,分析了管径和润湿性对单纳米管中水的流动及流动达到稳定时间的影响,孔径非均质分布对纳米多孔介质的ALP以及渗流达到稳定时间的影响。结果表明,单纳米管中水流达到稳定状态所需时间与润湿性有很大的关系;亲水条件下,水流达到稳定时间较短,接触角对稳定时间的影响很小;但在疏水条件下,水流达到稳定时间成倍增长,接触角对稳定时间的影响显著增大。另外,多孔介质平均孔径对ALP稳定时间的影响相对于偏差系数更为敏感。在非稳态阶段,润湿性、孔径非均质分布对ALP的影响不显著,当水流逐渐稳定,上述参数对ALP的影响逐渐显著。非稳态ALP模型可以同时描述水流非稳态和稳态两个阶段的流动特征,是对稳态ALP的一种重要补充。