Boltzmann熵函数的LBM分解及其应用

运用格子气Boltzmann方法 (LBM) ,将Boltzmann熵函数分解成与过程无关的温度熵和体积熵两类成分 ,并对其应用进行了举例 .

基于Boltzmann熵的生态脆弱区景观可持续性模拟及评估

黄土高原丘陵沟壑区作为自然环境脆弱的典型区域,如何有效评估该区域景观可持续性,实现人-地复杂系统协调发展的最终目标,成为目前地理学与生态学关注的热点问题之一。该文以陕西省米脂县为例,首先构建CA-Markov模型,预测研究区2025年的土地利用空间格局;其次基于Boltzmann熵定量评估景观可持续性;最后,分析研究区2020—2025年216个子流域景观可持续性的时空演变规律。结果如下:①构建的CA-Markov模型可准确模拟研究区土地利用/土地覆被变化(LUCC),且较好地反映了近几年米脂县大力发展山地苹果这一政府政策;②相较2020年,米脂县2025年土地利用空间格局整体上并未发生较大变动,但其耕地、草地、未利用地面积有所减少,果园、林地、建设用地、水域面积出现不同程度的增加;③2020年与2025年景观可持续性结果时空分异显著,研究区未来5年存在潜在的景观可持续性变差趋势,需要对此引起重视。

基于熵权-TOPSIS法的风光柴储互补发电系统容量优化配置

以某地区风光柴储互补发电系统为研究对象,将系统总成本和负荷缺电率作为优化目标,建立容量优化配置模型。采用多目标灰狼算法(MOGWO)对模型进行优化,将优化结果与多目标粒子群算法(MOPSO)的优化结果进行对比。同时,采用熵权-优劣解距离(TOPSIS)多目标决策法对优化解集进行筛选,降低了主观因素对权重系数的影响,增强了最优方案的合理性。结果表明:与MOPSO相比,MOGWO优化精度更高;在算例分析中,系统最优配置方案为风力发电机37台,光伏电池836块,柴油发电机5台,蓄电池531块,系统总成本116.904万元。

AlWCrNiMo高熵涂层的阻扩散性能研究

目的解决NiAlHf涂层和镍基高温合金元素互扩散造成的抗氧化性能衰减问题。方法采用磁控溅射技术在NiAlHf涂层与镍基高温合金N5之间沉积一层AlWCrNiMo高熵涂层作为扩散阻挡层,通过静态高温氧化测试和表征分析来评估涂层性能。结果AlWCrNiMo具有单一的面心立方晶体结构,结构致密且与N5基体、NiAlHf面层结合良好。在1100℃恒温氧化25h后,无扩散障试样(NN)出现了连续的γʹ-Ni3Al贫铝区,而有扩散障试样(NAN)的扩散阻挡层较好地抑制了这种扩散现象。NAN试样的互扩散区+二次反应区(IDZ+SRZ)宽度为19.2µm,远小于NN试样的30µm。然而随着氧化时间的延长,NAN试样的阻挡性能发生衰减。50h之后NAN试样的二次反应区(SRZ)宽度大于NN试样;100h后扩散障被逐渐消耗变薄,200h时彻底分解。结论1100℃恒温氧化25h后,AlWCrNiMo高熵扩散障明显减缓了元素扩散,氧化50 h后,高熵合金中分解的W和Mo元素在一定程度上促进了TCP相的析出。在氧化初期,NAN试样优先实现了暂态氧化铝到稳态氧化铝的转变,为基体提供了良好的保护,其增重明显小于单一NN试样。

基于层次分析法与熵权法的城市轨道交通牵引变压器健康状态评估

[目的]对牵引供电设备的健康状态进行评估,以便为该设备运营、维修及保养提供参考。[方法]基于层次分析法和熵权法建立了城市轨道交通牵引变压器健康状态评估模型。基于牵引变压器运行指标数据构建其健康状态评估层次结构,运用层次分析法通过专家判断矩阵计算评估指标的主观权重,利用熵权法求解试验指标的权重并将其与主观权重组合。依据评估指标计算牵引变压器健康状态得分,确定其整体健康状态,以此进行剩余寿命预测,并评估不同检修方式对牵引变压器使用寿命的影响。以某牵引变电站牵引变压器的监测数据为例,对该牵引变压器健康状态进行了评估。[结果及结论]通过实例验证了所提牵引变压器健康状态评估方法的有效性。该评估方法实现了设备状态检测主客观因素的统一,能够推广应用至其他城市轨道交通直流供电设备健康状态评估中。

用于动态场景高动态范围成像的局部熵引导的双分支网络

针对基于多张曝光图像序列的高动态范围(HDR)成像任务在相机抖动或拍摄主体移动时出现运动伪影以及曝光失真的问题,提出一个用于动态场景HDR成像的局部熵引导的双分支网络。首先,利用离散小波变换(DWT)分离出输入图像的低频光照相关信息以及高频运动相关信息,以便于网络有针对性地处理曝光以及主体移动;其次,对于低频光照相关信息分支,设计一个利用图像局部熵计算注意力的模块来引导网络减少细节不足的曝光特征的提取;对于高频运动相关信息分支,引入一个轻量级的特征对齐模块来进行场景的一致性对齐,从而减少运动特征的提取;最后,结合通道注意力构建时域自注意力模块,从而加强曝光图像序列在时间域之间的相互依赖关系,以进一步提高结果质量。在公开数据集Kalantari、Sen、Tursun上进行评估。在Kalantari数据集上的实验结果表明,与最新的一些方法对比,所提网络以PSNR-l为42.20 dB的成绩取得第一,SSIM-l为0.988 9的成绩取得第三。结合其余数据集上的实验结果可知,所提网络可以有效减少曝光失真以及运动伪影,并生成细节多、视觉效果佳的图像。

基于熵权—灰色关联分析的吉林省跨境电商生态系统评价

基于跨境电商生态系统理论,从核心种群、关键种群、支持种群和寄生种群四个维度构建了吉林省跨境电商生态系统的评价指标体系。以2015—2022年吉林省跨境电商发展数据为基础,运用熵权—灰色关联分析模型对影响吉林省跨境电商生态系统的因素进行评价。研究发现:第一,支持种群对吉林省跨境电商生态系统的影响最为显著,其中物流、经济和技术环境在二级指标中排名前三。第二,进出口贸易作为三级指标对吉林省跨境电商生态系统的影响最显著,排名第一。第三,消费者对跨境电商的影响程度存在差异。研究结果表明,优化跨境电商生态系统的有效路径包括构建智慧物流网络、深化国际贸易合作和加强大数据技术应用。

参变极值问题的信息凝聚分布与Boltzmann极大熵函数

该文利用Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ 熵概念给出了参变极值问题最优解的一种积分极限表达式和极值函数的极大熵函数，讨论了它们一致收敛性的要求并给出了极大熵函数一致收敛的一个充分条件，将之应用到全局最优解问题得到了全局最优解和最优值的一种显表示，最后还探讨了极大熵函数在一类双层规划问题求解中的应用．

高熵合金腐蚀行为研究进展

高熵合金独特的成分设计和多组元间协同作用,赋予了其许多特殊的物理、化学和力学性能,如在多种腐蚀介质中展现出优于传统合金的耐腐蚀性,在现代工业和高技术领域展现出巨大的应用潜力。从高熵合金成分、制备方法和热机械处理工艺对其晶粒尺寸、元素分布、相结构、晶体缺陷的影响出发,阐明了在多种腐蚀介质中高熵合金表面钝化膜组成成分、形成过程和稳定性的差异化原因,进一步对腐蚀发生的具体形式、腐蚀产物和腐蚀机理进行梳理,准确评估了高熵合金的腐蚀性能。最后,对突破传统合金的应用限制,解决极端服役环境下的“卡脖子”难题,开发高强塑耐腐蚀高熵合金,推进高熵合金新材料工业化应用过程中面临的挑战进行了总结与展望。

冷轧及热处理对核用TiVTaNb难熔高熵合金冲击性能的影响

难熔高熵合金是由多种难熔元素形成等原子比或近等原子比的多主元合金,由于其具有优异的高温力学性能、耐腐蚀性能和抗辐照性能,有望作为新型抗辐照结构材料应用于新一代先进核能反应堆系统。本文针对具有强塑性匹配的TiVTaNb高熵合金,研究了冷轧及热处理对TiVTaNb难熔高熵合金冲击性能的影响。试验结果表明冷轧及热处理可显著提升合金的冲击性能,均匀态TiVTaNb合金的冲击吸收能为11.92 J,为铸态TiVTaNb合金冲击吸收能(5.15 J)的2.3倍,均匀态TiVTaNb合金的裂纹形成能及裂纹扩展能均提高,分别为铸态TiVTaNb合金的1.33、2.88倍。均匀态合金的冲击断口上出现了明显的纤维区,且剪切唇面积及弯曲程度均明显大于铸态。铸态合金冲击断口上的韧窝小且浅,而均匀态合金断口上的韧窝相对大且深,并且在大韧窝中还分布着许多小韧窝,可更多的耗散冲击能量。铸态及均匀态合金的冲击变形均由位错和孪晶协同主导,但是均匀化后的合金在冲击变形过程中位错密度明显升高,变形孪晶数量增多,为合金在冲击载荷作用下冲击性能改善和抗裂性能增强的主要原因。相关结果将为核反应堆先进结构材料的研发提供重要的理论参考和设计依据。

轻质高熵高温合金成分设计研究进展

相比于传统镍基高温合金,轻质高熵高温合金可同时具有高强度、低密度等特点,受到了广泛关注。综述了轻质高熵高温合金的研究进展,并依据相结构将其划分为4类:单相固溶强化合金、金属间化合物相强化合金、共晶组织强化合金和非金属元素强化合金。单相固溶强化合金通过元素调控实现性能优化,例如Al-Nb-V-Ti-Zr体系中Al元素的添加可显著提升其强度和硬度。金属间化合物相强化合金通过第二相的加入提升性能,但需注意某些金属间化合物可能导致脆化。共晶组织强化合金展现出良好的高温性能,但其室温塑性仍需改进。非金属元素强化合金通过多种机制进行强化,但元素添加量的精确控制至关重要。尽管在轻质高熵高温合金的成分设计和微观结构优化方面已取得一定成果,但仍面临成本高和工艺复杂等挑战。未来研究应聚焦于优化成分结构、深化理论研究、降低制备成本以及拓展应用与跨领域合作等方面,以促进轻质高熵高温合金的发展与广泛应用。

原位X射线衍射光谱技术在高熵假板钛矿陶瓷晶体结构解析中的应用

目前高熵陶瓷的研究主要集中在通过元素的改变或增加获得高性能陶瓷上,忽视了由于成分的复杂性而造成的高熵陶瓷晶体结构的变化及其对性能的影响。本研究基于原位XRD技术,系统研究了高熵(Mg,Co,Ni,Zn)Ti_(2)O_(5)形成过程、高熵化后晶体结构及热膨胀系数的变化。研究发现,随温度上升,反应物首先生成高熵中间相,最终在1400℃生成高熵(Mg,Co,Ni,Zn)Ti_(2)O_(5)陶瓷。与其单相相比,高熵(Mg,Co,Ni,Zn)Ti_(2)O_(5)晶格常数及热膨胀各向异性均发生变化。以上研究表明原位XRD技术可用于阐明高熵假板钛矿陶瓷形成过程中晶体结构演化及性能变化过程,并在高熵陶瓷晶体结构解析方面具有很大的应用前景。

2:14:1型高熵稀土永磁材料的反磁化机理

稀土元素具有相似的基态电子性质,其独特的镧系收缩效应可以降低高熵材料中稀土元素的混合焓,这对于制备廉价且高性能的高熵稀土金属间化合物至关重要.本文在分析磁化和反磁化曲线的基础上,辅以Henkel曲线和磁黏滞系数S计算,研究了Nd_(11.76)Fe_(82.36)B_(5.88)(NdFeB),以及高熵稀土永磁合金化合物(La_(0.2)Pr_(0.2)Nd_(0.2)Gd_(0.2)Dy_(0.2))_(11.76)Fe_(82.36)B_(5.88)和(La_(0.2)Pr_(0.2)Nd_(0.2)Gd_(0.2)Tb_(0.2))_(11.76)Fe_(82.36)B_(5.88)等快淬条带的反磁化机理.研究结果发现,与纯NdFeB相比,高熵稀土永磁材料的晶间耦合作用显著增强,而磁偶极相互作用减弱.这表明,含重稀土的高熵材料中元素扩散机制在使样品均匀化的同时,其矫顽力有大幅度提高,矫顽力机制为硬磁相晶粒中的反磁化畴形核.(La_(0.2)Pr_(0.2)Nd_(0.2)Gd_(0.2)Dy_(0.2))_(11.76)Fe_(82.36)B_(5.88)的磁黏滞系数大于纯NdFeB,(La_(0.2)Pr_(0.2)Nd_(0.2)Gd_(0.2)Tb_(0.2))11.76 Fe_(82.36)B_(5.88)由于硬磁相反转与磁晶间耦合作用不同步,导致样品在具有较大各向异性场的同时,磁黏滞系数较小.这表明高熵稀土永磁材料的反磁化机理与传统稀土永磁材料显著不同,值得进一步深入研究.

非均质多孔介质的地质熵与渗透特性关系研究

为了分析多孔介质孔隙结构非均质性对其渗透特性的影响,基于信息熵原理,提出了多孔介质地质熵理论和非均质性指标-熵尺度,通过建立球心距不同的球形颗粒填充模型,将熵尺度与传统几何参数指标对比分析,验证了熵尺度评价多孔介质孔隙结构非均质性和渗透特性的合理性.采用改进四参数随机生长法和格子-玻尔兹曼方法,建立了非均质程度不同的多孔介质并模拟流体渗流,分析了非均质多孔介质熵尺度与非均质性、渗透特性的相关关系.结果表明:当孔隙率一定时,熵尺度可以考虑孔隙结构的空间排列分布,更准确地描述孔隙结构非均质性对渗透率的影响;平均颗粒等效直径与熵尺度呈正相关关系,非均质性越强,平均颗粒等效直径与熵尺度的变化范围越广,多孔介质渗透性增大,优势流效应更显著,颗粒尺寸的变化与颗粒的随机分布是孔隙结构非均质性增大的根本原因;迂曲度、连通孔隙率与比表面积三者的共同作用是孔隙结构非均质性对渗透率的影响机理,三者的乘积值与熵尺度呈较高的正相关性,熵尺度越大,渗透率越大;熵尺度与渗透率的非线性关系近似满足指数函数.

基于层次分析-熵权法优化刺五加叶多组分超声提取工艺

目的 优化刺五加叶多组分超声提取工艺。方法 以HPLC法测定的刺五加叶中9种成分(原儿茶酸、L-苯丙氨酸、紫丁香苷、绿原酸、咖啡酸、异嗪皮啶、芦丁、金丝桃苷、槲皮素)作为评价指标,采用层次分析-熵权法对权重系数进行计算,结合响应面法(Box-Behnken),优化刺五加叶多组分超声提取工艺,并考察刺五加叶提取液的抗氧化活性。结果 Box-Behnken得出刺五加叶的最佳提取工艺为:超声功率580 W,超声时间23 min,料液比1∶25 g/mL,乙醇体积分数70%,超声温度35℃,在此条件下的综合评分为92.35,与模型预测值92.60差值甚小,RSD小于3%,且提取液具有较好的抗氧化作用。结论 刺五加叶多组分超声提取工艺稳定可行,且得到的刺五加叶提取液具有抗氧化性,为更好地开发利用刺五加叶资源提供了科学依据和技术支持。

基于最大熵模型和地理信息系统的金银花适生区及生态特征研究

目的探究影响金银花生长的环境因子,预测当前和未来气候条件下金银花在我国的生态适宜性分布。方法收集2553条金银花样点分布信息和19个环境因子数据,运用最大熵(MaxEnt)模型筛选影响金银花生长的主要环境因子,结合地理信息系统软件ArcGIS10.8模拟当前和未来气候条件下金银花在我国的适生区。结果影响金银花分布的主要环境因子是最冷月份最低温度、平均气温日较差、最湿季度降水量和气温年较差。当前气候条件下金银花在我国适生面积约为318.29×10^(4)km^(2),主要分布在华中和华南地区。在未来气候情景下,金银花总适生区面积将有所下降。结论本研究预测的金银花资源分布和生态适宜区可为其野生抚育、合理栽培及资源保护提供理论依据。

基于模糊熵双重判据的多分支配电线路故障区段定位方法

为提高复杂拓扑结构下多分支配电线路发生单相接地故障时故障区段定位的准确度,提出了一种基于暂态零序电流的模糊熵(FurryEn)双重判据故障区段定位方法。首先,对小电流接地系统故障区段的暂态零序电流进行分析,得到不同拓扑下故障区段暂态零序电流特征与分支线路增加的关系。其次,利用自适应噪声完备集合经验模态分解(CEEMDAN)对暂态零序电流信号进行预处理,提取其高频部分。最后引入模糊熵来刻画暂态零序电流信号特征,构建模糊熵比值判据,作为故障区段定位的主判据;同时引入模糊熵波形的初始极性判据,作为辅助判据。通过PSCAD搭建的仿真模型验证表明该方法受分支线路增加、噪声的影响小,具有较强的适用性。

基于最大熵模型和地理信息系统的白头翁生态适宜性区划研究

目的探讨影响白头翁分布的生态环境因子并预测其在中国境内的潜在适生区,为白头翁野生资源评估及引种栽培提供参考。方法收集230条白头翁样点分布信息,结合48个环境因子数据,应用最大熵(MaxEnt)模型和地理信息系统软件ArcGIS10.8,筛选影响其分布的主要环境因子并进行潜在适生区的可视化分析。结果建立的模型预测精度符合要求(AUC>0.9),筛选出影响白头翁分布的主要环境因子为最湿季度降水量、11月份平均气温、海拔、温度季节性变化标准差、5月份降水量、8月份平均气温,累计贡献率为84.3%。预测结果显示,白头翁主要分布于我国华北和东北地区,总适生区面积约2382461.60 km^(2),其中低适生区面积约1263497.00 km^(2),中适生区面积约582879.20 km^(2),高适生区面积约536085.40 km^(2),分别占总适生区面积的53.03%、24.47%、22.50%。结论本研究模型分析结果与文献记载相符,可为白头翁资源的可持续利用提供理论参考。

基于量子动力学的优化算法熵

在优化系统分析和研究中,熵是一种常用的描述手段,针对不同优化系统动态行为和熵之间的内在联系缺乏深入分析的问题,提出一种基于量子动力学的优化算法熵。首先基于物理学中的布朗运动与采样行为的相似性提出优化问题的布朗运动描述方法。将优化问题力学表达转化为能量的形式引入薛定谔方程,提出基于量子动力学的优化算法;然后结合优化问题在薛定谔方程下的概率表达得到优化算法熵;最后对目标函数约束下的粒子随机行为进行分析,给出了量子动力学下优化系统的基本搜索行为与熵的关系。实验从参考能量、自由粒子动能和目标函数扰动3个不同方面跟踪和分析优化系统的动态行为和熵的变化趋势,验证了熵与优化系统搜索行为之间的相关性。实验结果表明,基于量子动力学的优化算法熵可以深入分析优化过程,为研究优化算法给出了新的思路和方法。

基于熵权TOPSIS法的全国公立中医类医院中医药特色服务现状分析

目的 了解公立中医类医院中医药特色服务情况,为医院发挥中医药特色优势提供参考。方法 以2022年《国家中医药综合统计制度》调查数据为主要评估内容,通过5个门诊服务中医药特色指标与4个住院服务中医药特色指标,采用熵权TOPSIS法对全国中医类医院中医药特色服务情况进行分析。结果 (1)门诊服务中,“门诊患者使用中医非药物疗法比例”的权重最大(20.40%);住院服务中,“以中医为主治疗的出院患者比例”的权重最大(20.13%)。(2)中医类医院中医药特色服务指数最高为0.854,最低为0.035;西南、中南和华东地区的中医药特色服务能力相对较强;省级、市级、县级及以下中医医院的服务指数(C_(i))分别为0.497、0.487、0.423,三级、二级中医医院的C_(i)分别为0.495、0.416。(3)三级中医专科医院、三级民族医医院、三级中医综合医院的中医药特色C_(i)较高,分别为0.549、0.508、0.496。结论 全国中医类医院在中医药特色服务方面整体表现尚可,但存在地区、医院级别和医院类型之间的差异。