基于Morris与正交试验的SWMM模型参数敏感性分析

为研究暴雨洪水模型中参数对模拟结果的影响,提高模型预测的精确性,以宁波市慈城新城为研究区域,基于SWMM模型,模拟了不同重现期及3种单峰雨型的设计降雨,利用修正Morris法和正交试验设计法对比分析了研究区内6个水文参数的局部与全局敏感性及变化趋势。结果表明:研究区流域径流系数的敏感参数为MaxRate、N-Perv和MinRate,三者具有高度显著影响,且敏感性随着降雨重现期的增加而减弱。同一重现期降雨下,雨峰位置不同导致参数敏感性变化规律有所不同。针对后峰雨型,Dstore-Imperv、Dstore-Perv和N-Imperv敏感性随重现期的增加而增强;前峰雨型和对称雨型反之。两种方法均能识别模型主要敏感参数,正交试验设计法更能定量描述参数影响的显著性水平。

基于Morris和Sobol法的茶园地上部生物量与氮磷流失模拟敏感性分析

[目的]揭示土壤、地形和作物参数对DNDC模型模拟的茶园地上部生物量与氮磷流失量的影响程度,识别各模型输出的最敏感参数,为模型的率定提供指导方案。[方法]基于天目湖流域茶园径流小区数据和DNDC模型,应用定性的Morris法和定量的Sobol法对模拟的茶园地上部生物量、氮磷流失量(包括氮磷淋失量和含氮气体排放量)和水分渗漏量进行敏感性分析,评估了各个模型输出结果的敏感参数,并借助蒙特卡洛方法量化模型输出的不确定性。[结果]对地上部生物量产生最主要影响的参数为成熟作物中籽粒占总生物量之比;对氮淋失量产生最主要影响的参数为土壤黏粒含量;对磷淋失量产生最主要影响的参数为土壤容重;对水分渗漏量产生最主要影响的参数为坡度;对N_(2)O排放量产生最主要影响的参数为初始土壤有机碳含量;对NO排放量和对NH3排放量产生最主要影响的参数为土壤pH。各输出结果中,磷淋失量的不确定性最大,变异系数为43.84%;水分渗漏量的不确定性最小,变异系数为2.36%。Morris法和Sobol法相比,Morris法优在方便省时,Sobol法优在准确全面,两种方法得到的参数敏感度排序总相关性为0.86,具有一定可替代性。[结论]在率定模型之前,先应用Morris法确定敏感参数的范围,再应用Sobol法精确量化,从而快速准确地筛选出模型敏感参数。在此基础上,固定非敏感参数,先重点校正敏感作物参数,再校正敏感土壤参数。本研究可为DNDC模型参数的本地化提供科学支撑,提高该模型对天目湖流域茶园生态系统的模拟精度和效率。

基于介质模型Morris法和Sobol法的农业常用药剂环境敏感性分析

四级多介质模型的敏感性分析是生态毒理学的重要研究方法之一。为了系统性研究该分析方法,选用Morris法和Sobol法对两种农业常用药剂(抗生素磺胺甲嘧啶和四环素)进行研究,并对10种影响参数的敏感性进行了分析。结果表明:不同物质的参数敏感性有差异;Morris法可得到定性结果,Sobol法可得到定量结果,但两者参数排序结果相近;Morris法对计算资源需求更少,计算耗时短,结果输出快,而Sobol法需优化计算次数,计算过程相对复杂。目前多数的研究采用局部敏感性分析方法,但可能会造成结果的不准确性。在无法判断模型是否为线性时,应优先使用全局敏感性分析方法。

基于正交试验的民用飞机抗爆结构参数敏感性分析

最小风险炸弹位置(LRBL)结构是放置飞机上可疑爆炸物的装置,探究结构尺寸和炸药位置对其抗爆性能的影响程度可为其改进设计提供参考。基于正交试验设计与数值模拟相结合的方法,以LRBL结构各危险部位的最大应变和变形为评价指标,分别运用极差分析法和方差分析法对LRBL结构的罐体壁厚、底盖厚度、连接凸台厚度、剪切销直径和炸药位置5个影响因素开展参数敏感性分析。结果表明:在200 g炸药当量的工况下,各因素对LRBL结构的抗爆性能的影响显著程度从大到小为炸药位置、罐体壁厚、底盖厚度、凸台厚度和剪切销直径;结合评价指标综合分析得到各个因素最优水平下的LRBL结构设计方案。

锈蚀及疲劳损伤后钢筋混凝土梁寿命预测及敏感性分析

为了探究锈蚀和疲劳作用后钢筋混凝土梁的长期性能,基于试验建立了钢筋混凝土梁含初始损伤的长期性能计算模型.基于该模型建立了锈蚀及疲劳损伤后钢筋混凝土梁的极限状态方程,采用蒙特卡洛模拟研究了梁长期性能的时变可靠度并进行了寿命预测,分析了设计参数和初始损伤对梁使用寿命的影响,研究了试验梁满足100 a使用寿命的临界服役条件.结果表明,锈蚀和疲劳作用会严重削弱钢筋混凝土梁的长期性能,仅含4%锈蚀率和15%疲劳损伤梁的长期性能难以满足服役要求.增加梁的截面高度和钢筋截面面积可以有效地提高梁的长期性能,增大梁的截面宽度只能改善初始损伤小的梁的长期性能.

150 MWt熔盐堆(SM-MSR)反应性引入事故后果的不确定性及参数敏感性分析

熔盐反应堆是第四代核反应堆的6种候选堆型之一,具有良好的安全特性。反应性引入事故是熔盐堆重要的设计基准事故之一,通过对150 MWt模块化熔盐堆(Small Modular Molten Salt Reactors,SM-MSR)反应性引入事故的分析和研究有利于深入了解熔盐堆的安全特性。研究150 MWt熔盐堆反应性引入事故分析结果的不确定性和参数的敏感性,为熔盐堆设计和安全分析提供重要的支持。采用RELAP5-TMSR程序建立瞬态分析模型,并采用基于蒙特卡罗方法的输入不确定性传递方法研究反应性引入事故的不确定性,通过多元线性回归法分析参数的敏感性。分析结果表明:反应性引入事故堆芯出口温度最高值为727.4℃,低于安全限值(800℃),燃料盐出口最高温度分布符合正态分布。熔盐堆具有良好的固有安全特性,在反应性引入事故下,影响反应堆安全最敏感的5个因素分别为燃料盐密度、堆芯阻力系数、堆芯功率、一回路阻力系数、停堆深度。

连续管磨损程度及剩余抗内压强度敏感性分析

针对连续管在水平井中下入起出时与套管内壁产生摩擦磨损的问题,借鉴钻杆-套管磨损模型建立思路,采用“磨损-效率”模型,研究下入起出时连续管摩擦磨损,获得了连续管外壁磨损深度的计算方法与公式;利用ANSYS Workbench有限元软件分析了连续管外径、壁厚、钢级、磨损率等敏感性因素对磨损连续管剩余抗内压强度的影响规律。研究表明:磨损率不同,井下磨损连续管最先屈服的部位亦不同;Φ44.45mm×3.96mm的QT-900连续管磨损率从0%到25%时,剩余抗内压强度下降率为35%;磨损连续管剩余抗内压强度随壁厚和钢级的增加而非线性增大,随外径和磨损率的增大而非线性降低;磨损率对连续管剩余抗内压强度的影响最强。研究结果可为磨损后连续管施工参数提供指导。

基于FAST和Sobol指数法的雷达系统效能敏感性分析

为了以较小的代价快速提升对空探测雷达系统的综合效能,首先搭建了对空探测雷达系统综合效能的评估指标体系,在此基础上完成了综合效能评估模型的建立。选择两种基于方差原理的全局敏感性分析方法,即傅里叶幅度敏感性测试(Fourier amplitudes sensitivity test,FAST)和Sobol指数法,分别从频域和时域对建立的评估模型进行敏感性分析。在基于FAST进行敏感性分析时,提出了21维输入指标所对应的特征频率集的选取方法;在基于Sobol指数法进行敏感性分析时,考虑了二阶及高阶敏感性指数的影响。对比FAST和Sobol指数法的分析结果,两种方法获得的敏感性分析结果具有较好的一致性。其中,功率和频率为对空探测雷达系统的主要影响指标,为雷达系统的研发和升级提供了可靠性依据。

基于Morris筛选法的河水污染物混合长度相关参数敏感性分析

运用局部敏感性分析以及全局敏感性分析,分析了武南河二维水质预测MIKE 21模型的污染物排放浓度、降解系数、河流本底浓度以及河流流量等输入参数对混合长度预测结果的影响,并得到了不同参数的敏感性等级。采用扰动分析法进行局部敏感性分析后,用Morris筛选法对于局部敏感性分析中敏感性较小的参数数值进行不同组合后进行全局敏感性分析。全局敏感性分析结果表明,组合后各参数均为灵敏参数,且降解系数、污染物排放浓度以及河流流量在各个组合中表现出的敏感性均明显大于其参数相应变化率下的局部敏感性。通过对参数敏感性的探究,判断污染物混合区域的变化趋势,可为当地环境管理部门治理水环境提供理论支撑与指导。

不同目标函数对新安江模型参数的敏感性和不确定性影响分析

目标函数的选择影响流域水文模型的参数率定结果。为深入探究不同目标函数对水文模型参数的敏感性和不确定性及径流模拟结果的影响,本文以福建省金溪池潭流域日径流模拟为例,采用SCEM-UA优化算法率定三水源新安江模型,选择纳什效率系数f_(1)、均方根误差f_(2)和Kling-Gupta效率系数f_(3)作为参数率定的目标函数,同时构建分别偏好f_(1)、f_(2)、f_(3)三者的组合多目标函数F_(1)、F_(2)和F_(3)共6个率定目标,比较不同率定目标下的径流模拟精度差异,采用Sobol全局敏感性分析方法定量对比分析不同目标函数下的新安江模型参数敏感性,最后基于GLUE方法分析丰枯水期和不同流量级别下的径流模拟不确定性。结果表明:(1)6个目标函数下,新安江模型的主要敏感参数识别结果一致;(2)F_(1),F_(2),F_(3)较单目标函数展现出更高的径流模拟精度;(3)在不同水文时期和不同流量级别下,f_(1)表现出较其他目标函数更高的覆盖率和较小的不确定性区间。不同目标函数下均呈现枯水期参数不确定性最小,且随流量级别的增大而径流模拟不确定性增加的规律。

航天器用钾热管传热性能的敏感性分析和优化

碱金属热管在空间核电源系统中具有重要应用,是航天器辐射散热器的重要组件。文章研究钾热管对充液率、吸液芯层数、吸液芯丝网目数及热负载功率的敏感性,并对上述多参数耦合下钾热管传热性能进行优化。分析结果表明:钾热管温差随充液率和吸液芯丝网目数的增加而降低,随吸液芯层数和热负载功率的增加而升高,且钾热管的整体温度和蒸气流速随热负载功率的增加分别升高和降低。钾热管性能对吸液芯层数和热负载功率敏感,优化得到最优参数组合为充液率1.0时7层350目吸液芯和712.475 W的热负载功率。文章采用的分析和优化方法对热管式辐射散热器的工程应用设计具有工程参考价值。

管卡位置对海管立管的敏感性分析

以海洋平台海管立管为研究对象,考虑实际海况和立管实际结构特点,研究多层立管之间及多层立管与平台之间的受力耦合作用。通过有限元分析软件,建立具有典型代表性的海洋多层立管数值模型。针对管卡位置对海管立管的结构影响,基于管卡位置对海管立管的结构强度和疲劳寿命进行分析。根据分析结果,对管卡的安装位置进行优化,为现场作业提供理论指导,进一步为海上工程设计和施工提供科学依据和安全保障。

基于EnKF的水光互补系统适应性调度规则敏感性分析

水光互补是解决电力能源供应问题、构建低碳能源体系、实现“双碳”目标的重要举措。采用集合卡尔曼滤波对线性调度函数的参数进行动态更新,构建了水光互补中长期适应性调度规则,并以龙羊峡水光互补电站为研究对象,在同化过程中引入预测误差、观测误差及集合规模3个不确定性参数,分析了不确定性参数取值对模型时变参数和运行结果的影响,并对参数的敏感性进行了定性分析。结果表明,预测误差、观测误差及集合规模对模型时变参数和运行结果没有显著影响,三者均不是敏感性参数。研究结果可为集合卡尔曼滤波参数不确定性分析及多能互补系统适应性调度研究提供参考。

协方差驱动随机子空间辨识的参数敏感性分析

协方差驱动随机子空间辨识(Covariance-driven Stochastic Subspace Identification,SSI-cov)是近年来发展较为成熟的工作模态分析方法。针对其识别精度和效率对参数设置具有较高敏感性的问题,基于敏感性分析方法,利用奇异熵增量跳跃点明显程度、频率平均识别误差、阻尼比总变异系数、振型平均模态置信因子、运行时间5种评价指标以及稳定图,通过一经典五自由度层模型仿真算例,研究Toeplitz矩阵行块数、采样频率、数据长度对SSI-cov识别结果的影响规律。并给出既能满足精度要求又可控制程序运行时间的参数建议取值范围。最后,通过一缩尺三层框架模型在白噪声激励下实测数据对提出的根据SSI-cov改进参数设置进行验证,结果表明提出的各参数建议取值范围均较为合理。

慢性萎缩性胃炎患者人际关系敏感性、抑郁现状调查及相关性分析

目的:调查了解慢性萎缩性胃炎(CAG)患者的人际关系敏感性及抑郁现状,并分析其相关性。方法:选取2022年4月1日~2023年4月30日收治的98例CAG患者作为研究对象,采用人际关系敏感性量表(IPSM)评估患者的人际关系敏感性,采用汉密顿抑郁量表(HAMD)评估患者的抑郁程度;对比不同基线资料的患者人际关系敏感性与抑郁的差异,采用Pearson相关性分析CAG患者人际关系敏感性与抑郁的关系。结果:不同性别的CAG患者IPSM评分无差异(P>0.05);不同疾病证型CAG患者IPSM中IN、SH评分无差异(P>0.05),IP、SA、FIS评分及总分有差异(P<0.05)。不同性别CAG患者HAMD评分无差异(P>0.05);不同疾病证型CAG患者HAMD中CBW、CD、CRD、SD评分无差异(P>0.05),AS、RD、H评分及总分有差异(P<0.05)。本组CAG患者的人际关系敏感性与抑郁呈显著正相关(r=0.855,P<0.05)。结论:CAG患者的人际关系敏感性和抑郁之间存在相关性,意味着CAG患者更易受到人际关系的困扰,并出现情绪低落、沮丧等情况。

基于CNN闸泵站共体式结构变形预测的全局敏感性分析

针对设计阶段传统的结构变形敏感性分析计算成本较大的问题,引入了CNN模型,预测在不同材料参数和水位条件下闸泵站共体式结构的变形,并对所建模型进行全局敏感性分析,从而大幅降低计算成本。首先通过ANSYS的PDS模块计算出200组结构变形数据,并基于这些数据构建和训练CNN结构变形预测模型,随后运用Sobol法分析设计参数对结构变形的敏感性。结果表明,闸泵站共体式结构的变形以沉降为主,在竖直方向上的位移受复合地基弹性模量的影响较大,在顺河向和横河向上的位移受上下水位影响较大,结构的最大应力受上下游水深和混凝土弹性模量影响较大。研究结果可为相关设计提供参考依据。

富水砂卵石层盾构施工影响因素及敏感性分析

砂卵石地层具有渗透性强、孔隙率大、自稳性差和受扰反应大等特点,若盾构施工参数控制不当则会发生掌子面失稳、坍塌和涌水等安全事故。确定富水砂卵石层盾构掘进引起地表沉降和管片隧道变形的影响因素,对于安全施工具有重要的指导意义。本文以洛阳地铁区间盾构穿越洛河富水砂卵石地层为工程背景,基于流固耦合理论,运用ABAQUS软件构建盾构掘进的三维有限元模型,数值模拟和现场实测的地表沉降数据基本吻合,验证了模型的准确性。采用单因素分析法研究了盾构掘进压力、同步注浆压力和等代层厚度等3个参数对地表沉降与管片变形的影响规律,研究结果表明:增大盾构掘进压力和同步注浆压力,减小等代层厚度,均能减小地表和隧道的拱顶沉降;而增大盾构掘进压力,减小同步注浆压力和等代层厚度,可减小隧道拱腰的水平变形。采用正交试验方法确定了3个影响因素对地表沉降和管片拱顶沉降两个指标的敏感性,从大到小排序均为:同步注浆压力、盾构掘进压力和等代层厚度。

基于正交试验的土体动力等效线性模型参数敏感性分析

针对土体材料具有不均匀性的特点,动力参数存在一定的不确定性问题,基于正交试验法,以一堰塞坝为例,采用等效线性模型,对堰塞坝坝体竖向地震峰值加速度和竖向永久变形进行了等效线性模型参数的敏感性分析。结果表明:动力模型中参数k_(2)、n、λ_(max)对于坝体竖向地震峰值加速度的影响较大,其中k_(2)的敏感性最大,其次是n;参数k_(2)、k_(1)、λ_(max)对坝体竖向永久变形的影响较大,其中k_(2)的敏感性最大,其次是k_(1)。

曲轴综合测量机几何误差建模及敏感性分析

为提高曲轴综合测量机测量精度,针对其几何误差元素多,逐一进行补偿工作量大、过程繁琐等问题,基于多体系统理论和齐次坐标变换建立曲轴综合测量机的几何误差模型,采用Sobol敏感性分析方法进行分析,识别出对测量精度影响较大的关键几何误差项。通过对曲轴综合测量机随动测板不同位置处的误差元素敏感性系数进行分析计算,从21项几何误差中识别出10项对曲轴综合测量机测量精度影响较大的关键项,为合理经济地提高曲轴综合测量机测量精度提供依据。

盾构井底板混凝土温控参数敏感性分析

以珠江三角洲水资源配置工程的典型盾构井底板为例,采用saptis三维有限元软件,进行浇筑温度和通水冷却温控参数敏感性分析。结果表明,高温季节降低浇筑温度有利于控制混凝土内部最高温度,浇筑温度每增高1℃,内部最高温度增加约0.79℃,建议将浇筑温度降低至23℃;优化通水冷却参数(加密冷却水管,降低通水水温,适当延长通水时长)能达到良好的温控防裂效果。