多元混合气体中非线性声衰减的数值模拟

采用直接模拟蒙特卡罗方法(DSMC)对多元混合气体中的非线性声衰减进行数值模拟,提出了一种不依赖于经验参数的声衰减的理论预测模型。通过DSMC数值模拟方法获得了包括氮气、氧气、二氧化碳、甲烷和水蒸气在内的多种多元混合气体的声衰减谱,研究的声波频率范围从8MHz到232MHz。与弛豫衰减的DL模型和经典衰减的Stokes-Kirchhoff公式的结果比较表明,该模型的声衰减预测结果与之相符,其预测精度取决于对产生声衰减的分子碰撞过程的正确认识。另外数值模拟结果还表明,不同频率声波的声衰减对包含不同气体成分的混合气体特征不同,这将使得开发能够定量的检测不同环境和过程中的气体成分的智能声气体传感器成为可能。

一类具非线性二阶边界条件的波动方程衰减率(英文)

利用一个比较不等式和能量扰动法,对一类具有非线性二阶边界条件的波动方程整体解的衰减性做进一步研究,证明了解的衰减率和外力f(x,t)之间的关系.

基于非线性模型预测控制的火星大气进入智能制导方法

针对火星大气进入精确制导问题,提出了基于非线性模型预测控制(nonlinear model predictive control,NMPC)的智能进入制导方法。首先,考虑了进入制导约束,采用NMPC方法设计制导算法。通过引入衰减记忆滤波器,提出了基于误差信息估计的预测模型修正方法,增强系统对模型误差的鲁棒性,并利用变预测时域策略提高系统性能。然后,以NMPC制导系统为制导模板,在实际条件下生成大量样本数据集,进行深度神经网络(deep neural network,DNN)的离线训练。最后,在进入制导过程中利用DNN代替求解复杂优化问题和积分预测的过程,在线快速解算控制量,并结合横向制导实现智能制导。仿真结果表明,提出的制导方法能够快速计算指令,实现了高精度制导。

DNA损伤致p53-Mdm2相互作用的非线性动力学模型(英文)

p53-Mdm2相互作用在DNA损伤的细胞响应方面起着非常重要的作用。最新实验结果表明,在受到各种辐射损伤而引起DNA损伤后,细胞中的p53蛋白浓度在单体细胞和群体细胞情况下,表现为非衰减振荡和衰减振荡两种不同的动力学行为。通过研究p53-Mdm2负反馈回路的非线性动力学,分析了各种(特别是DNA损伤,p53和Mdm2浓度三者之间的)动力学关系,提出了一个能同时描述这两种不同动力学行为的非线性模型。

非线性地基工程沉降与荷载扰动性问题研究

通过分析两则工程实例,提出了非线性工程沉降载扰动阵列模型假设及方程范式,通过引入衰减因子β(r),提出了多因素影响下改进的非线性衰减扰动阵列模型。

准分布式暴雨洪峰非线性预报模型研究成果综述

中小流域山洪实用预报至今仍缺乏简便有效的模型,主要原因在于山洪雨洪响应的复杂性和作业预报要求的简单性通常难以兼顾。该文针对中小河流的雨洪特性和作业预报需求,创新模型构建理念,紧扣造峰暴雨对洪峰的主控作用,将分布式结构与集总式演算相结合,应用洪水波速非线性校正和河道洪峰流量衰减指数演算新技术,创建了一个流域时空暴雨与出口断面洪峰直接响应的中小流域山洪专用预报模型。该模型属准分布式概念性模型,仅一个参数,具有结构合理、计算简单、调试方便、预报快捷的特点。经应用实例验证,模型精度良好,易于操作。模型的应用将有助于推动中小流域山洪预报业务的开展,可为类似研究提供借鉴。

测井电缆衰减特性拟合及其电路建模

新开发的测井仪器在进行室内实验时,采用较简单的集总参数电路模拟实际电缆作为信号传输介质,了解数据在实际测井电缆上的传输效果。以某7 000m七芯测井电缆七模式传输为研究对象,针对在各频率离散点处的信号衰减测量值,通过非线性拟合方法,得到该模式下电缆的传递函数解析式,建立了对应的物理可实现电路模型。该模型电路结构较简单,仿真结果表明,电路对原电缆衰减特性的拟合效果良好。电路设计方法可以为不同类型、不同长度的各种数据传输电缆模拟器的设计提供借鉴。

非线性系统的鲁棒H_∞输出反馈控制

研究了在实际中具有工程背景的一类不确定非线性系统的鲁棒 H∞ 控制问题 .该系统的非线性不确定性不仅与状态变量有关 ,而且与状态变量的微分有关 .该不确定性用有界范数来刻画 .文中用耗散理论 ,基于 Hamilton- Jacobi不等式 ,得到了确保闭环系统局部渐近稳定且 L2 增益有限的充分条件及输出反馈控制器的设计算法 .

反射法测量固体材料的非线性系数研究

基于准线性近似理论研究有限幅值波的反射基波和二次谐波声场特性,采用多元高斯声束将其表征为平面波解、衍射项和衰减项组合的形式,推导出超声反射法测量固体纵波非线性系数的计算模型。对经垂直入射自由界面的反射二次谐波进行模拟分析,结果显示,尽管入射二次谐波的反射波与新产生的二次谐波相位相反导致总的反射二次谐波减弱,但当试块厚度大于1/2倍瑞利距离时,探头接受到的反射二次谐波可用于固体材料纵波非线性系数的有效测量。设计并开展了6061铝的纵波非线性系数测量试验,结果表明当考虑反射、衍射修正和衰减补偿后,反射法测得的纵波非线性系数值与透射法的测量结果相近,但相比透射法,反射法具有试验要求低、限制条件少等优势,为固体材料纵波非线性系数测量的实际应用提供了一种有效方法。

不确定非线性系统的H_∞鲁棒自适应控制

针对带有不确定性和外界扰动的非线性系统,讨论了鲁棒自适应干扰衰减控制器的设计方法。分别在系统是指数无源(当ω≡0,Δg≡0,u≡0时)和满足一定条件下,根据系统不确定性所满足的条件,提出了两种基于Lyapunov稳定性理论的非线性鲁棒控制器的设计方法,所获得的控制器使闭环系统满足H∞鲁棒扰动衰减性能准则。同时这种设计方法避免了Hamilton Jacobi不等式的求解问题,简化了控制器的求解过程,使所获得的控制器结构简单。

模糊随机损伤非线性性态

从损伤形成的宏、微观机理出发揭示了损伤演化的模糊性和随机特征,提出了损伤泛函成立于模糊、随机双层数学覆盖之下进而构建了研究广义损伤泛函的广义非确定空间。提出了非线性损伤发展所依据的初始应力场;基于三种典型模糊损伤分布:降半分布、秋千分布、组合秋千分布,提出了平面应变下服从随机β分布的各向异性初始模糊随机损伤场,并基于初始模糊随机损伤有效张量给出粘-弹-塑性初始损伤应力场的模糊随机数值模型。提出并构造了损伤矢量临界值算法并基于此推导了平面应变条件下的损伤有效张量及模糊随机有效弹性矩阵族;由损伤材料粘-弹-塑性应变率演化通式提出了基于修正Mohr-Coulomb损伤破坏准则的粘-弹-塑性模糊随机损伤本构模型。就土方开挖的损伤增益特征,提出并构造了基于模糊衰减模型的模糊随机损伤增量方程,实现了对粘-弹-塑性模糊随机损伤增量方程卸载模型的全面阐述。考虑场内参数的空间离散及随机变异特征,借助本文提出的非线性模糊随机损伤力学模型,就某典型基坑工程开挖进阶过程中的损伤演变及广义可靠性进行了深入探讨,过程揭示了模糊随机损伤模型可以根据场内结构及材料强度耗散情况随时对损伤分布做出调整,以充分反映材料细观粒子间的凝聚或断裂造成的岩土结构宏观方面硬化-屈服-破坏-重分布-愈合等复杂力学性征,得到的规律性认识对于实现岩土工程全面化、精确化分析研究有重要意义。

带衰减因子优化的压电前馈反馈复合控制研究

为克服惯性传感器中压电驱动器的迟滞非线性,提高系统响应线性度,同时为适应空间环境变化,满足无超调快速响应的控制要求,提出了带衰减因子优化的前馈反馈复合控制方法.前馈环节采用MPI(Modified-Prandtl-Ishlinskii)模型,补偿迟滞非线性;反馈环节采用带衰减因子优化的PID控制器,克服由于积分项带来的滞后及系统超调问题,显著提高动态响应.为了验证所提出的方法的有效性,采用matlab进行仿真,仿真结果表明,MPI逆模型补偿与不补偿相比,迟滞率从18.99%降至0.31%,降低98.37%.带有衰减因子的PID控制算法和传统PID控制相比,迟滞率从1.73%降至0.19%,降低89.02%.因此上述控制方法能够有效地克服压电陶瓷迟滞非线性,改善控制系统的动态特性,提高系统控制精度,满足要求.

速度反应谱的衰减规律研究

为了研究在不同场地条件下速度反应谱衰减规律的特点,本文从美国太平洋地震工程研究中心(PEER)选取了7485条记录信息完整的地震动记录,并通过中美场地转换对所选地震动记录进行了场地划分。选择了合适的衰减模型,用两步回归法分别对水平向和竖向地震动记录进行了回归分析。根据回归分析结果,分别给出了3种场地类别下速度反应谱部分周期控制点的谱值衰减曲线。最后根据速度反应谱及其对应的放大系数谱探讨了在不同场地条件下,震级和震中距对衰减规律的影响。

重力坝模型的尺寸效应

利用两个不同比尺预制缝重力坝模型的试验成果,以有限元富集技术进行非线性断裂分析,建立了极限承载力和长度比尺的确定性尺寸效应公式。混凝土重力坝的断裂尺寸效应满足指数衰减关系,用三次指数衰减公式可以准确地预测原型的极限承载力。断裂过程区的相对长度是引起模型试验尺寸效应的主要原因。数值计算结果表明,断裂过程区相对长度不仅是与材料有关的参数,能否充分发展还取决于结构尺寸和几何形状;断裂过程区相对长度的尺寸效应不同于统计尺寸效应和断裂参数尺寸效应,具有尺寸范围效应。断裂过程区相对长度在小试件、大试件和相对无穷大试件的发展程度不同。

考虑驱动器参数的混合式步进电动机精细化模型

建立了一种考虑驱动器参数的两相混合式步进电动机精细化模型。建立了两相混合式步进电动机本体的数学模型,模型考虑了电感、旋转电压和电磁转矩参数的非线性特性,利用衰减系数表示非线性特性,简化电压平衡方程与转矩方程,提高了模型在负载下的精确度。考虑了驱动器功率器件和续流二极管对电机运行性能的影响,建立了电机驱动器的精确模型,将步进电动机本体模型和驱动器模型相耦合,并对参数做了敏感度分析,研究了各个参数对模型精确度的影响。实验结果与仿真结果对比验证了该仿真模型的精确性。

一种考虑虚拟质量力的井筒气液两相压力波色散经验模型

考虑虚拟质量力、管道特性、频率、空隙率等因素,建立气液双流体压力波速模型,结合小扰动理论,提出了一种新的考虑虚拟质量力的两相压力波色散经验模型,与前人气液两相流(12.5%空隙率)中波色散实验测试数据对比是一致的,且经验公式也可达到准确求解压力衰减系数的目的.对控压钻井两相压力波进行计算,结果表明:(1)随系统压力的增大,压力波衰减系数呈现减小趋势,随节流阀动作频率增大、温度增大,压力波衰减系数呈现增大趋势;(2)随空隙率增大,压力衰减呈现先增大后减小趋势,空隙率在8%≤φ≤40%区间,两相压力衰减系数存在最大峰值,当压力为0.2 MPa时,空隙率在19.5%时达到峰值2.78 dB/m;(3)在低频下,波色散主要受相间机械及热力学平衡机制的制约,波色散现象明显;在高频下,相间来不及进行动量及能量交换,气液状态达不到有序的状态,因而波色散现象不明显;(4)不考虑虚拟质量力,两相压力衰减系数呈现增大趋势,波色散现象显著性下降.

二维黏弹性随机介质中的波场特征

在高分辨率地震数据中常常作为“噪声”处理的不相干扰动,其实部分是源于介质在小尺度上的非均匀性。随机介质模型及其相关理论,使人们有可能在统计的意义下反演出介质在小尺度上的非均匀特征(如空间自相关函数、平均异常尺度、标准差等)。本文通过波动方程的交错网格有限差分正演,模拟了地震波在二维黏弹性随机介质中的传播及其自激自收时间记录。研究了黏弹性随机介质中的波场特征以及黏弹性随机介质中的最大振幅波至旅行时、振幅衰减等特征,并得出了若干结论。通过正演模拟表明黏弹性随机介质模型对应的地震记录中有散射波、振幅衰减、旅行时扰动、地震波尾等复杂的波场特征;波的散射形式强烈依赖于介质的统计特性,如自相关函数、方差和吸收系数等;介质的自相关长度的变化对波前振幅的影响很小。

土方开挖粘塑性模糊随机损伤机理研究

以基坑工程为例分析了开挖损伤演变的模糊随机性并建立了广义非确定性空间O:ξ(s,f)。提出了初始损伤有效张量的概念模型,在"损伤源汇"概念基础上提出了模糊衰减模型,构造了粘塑性模糊随机损伤增量方程并实现了基坑开挖过程的模糊随机损伤模拟。在线性算子基础上提出了模糊随机损伤矢量极限值{Ωu},进而建立了以损伤有效张量为基础的粘塑性模糊随机损伤本构模型及粘塑性非线性模糊随机数值方法。在粘塑性模糊随机损伤有限元基础上建立了粘塑性模糊随机损伤变化率方程,实现了对基坑开挖过程中模糊随机损伤演变发展的全面模拟,完成了模糊随机卸荷损伤模型的构建。

改进的异质大气光估计的图像去雾算法

为解决在雾霾天气中捕获的图像不清晰的问题,提出一种改进的异质大气光估计法及一种基于非线性颜色衰减先验模型精确估计场景深度法,进行单一图像去雾处理。利用均值池化的思想对HSV颜色空间的亮度成分进行处理,估计异质大气光,该方法不依赖于某一具体像素值,估计出的异质大气光鲁棒性更好;提出一种非线性颜色衰减先验模型,能克服以往线性颜色衰减先验模型估计场景深度时出现负值的问题。实验结果表明,所提算法达到甚至超过了当前先进的图像去雾方法。

基于大气声传播理论的爆炸声源能量估计

提出了一种结合大气声场模拟与中近程超压幅度衰减模型的爆炸声源能量估计方法,针对传统声源能量估计公式未能充分利用大气参数导致估计误差过大的问题,本方法通过对大气中传播损失的数值模拟,大大提高了大气参数对于声源能量估计的修正效果,提高对声源能量的估计精度.在地表化学爆炸实验中,使用300-2500 km距离的次声接收信号,对比了传统能量估计公式与基于大气声场模拟的能量估计方法对爆炸声源的能量估计效果.实验结果验证了相对于传统声源能量估计方法,该方法降低声源能量估计误差的有效性.