城市群网络联系的幂律分布规律与层级结构特征

城市群的网络联系存在幂率分布规律,在这一规律的影响下,城市网络是“有等级倾向的网络”,其网络结构必然表现为明显的层级特征。首先,基于城市引力模型测度城市之间的相互联系,实证检验城市群城市间联系强度的概率分布规律,证明城市网络联系符合幂律分布的特征,且具有标度不变性。城市群的联系网络为服从幂率分布的无标度网络。然后,基于头尾断裂法对城市群城市网络的层级结构进行了划分和比较分析。尽管不同城市群城市网络的规模、强度和发育程度存在较大差异,强关联关系的空间形态也有明显的方向性不同,但其网络结构都具有明显的“核心—边缘”层级特征。

多主体博弈视角下供应链网络幂律分布研究——以中国新能源汽车零部件行业为例

为了探究供应链网络中幂律分布演化趋势的规律,针对演化博弈理论在幂律分布的突变现象和平稳分布方面研究的不足,在选择-漂移动力学模型的基础上对突变效用矩阵和节点策略选择概率的变化进行改进分析;通过得到的效用矩阵优化值和行为策略转变概率,结合中国知网提供的新能源汽车零部件数据进行实验仿真,以2018年至2021年数据集为主要研究目标,分析在改进选择-漂移动力学模型的作用下供应链网络的幂律分布特征的变化情况。结果表明:不同的行为策略占比会影响网络幂律分布的演化趋势;存在一个最佳调节参数使得网络在演化过程中避免幂律分布的相变现象发生,并使网络的分布更加平稳。

基于分形理论与幂律分布的微观天际线量化分析

城市天际线又称城市轮廓或全景,是城市景观的重要组成部分,利用分形理论与幂律分布方法可以为城市规划师或建筑师提供重要的理论支持。以郑州市为例,运用分形理论和幂律分布方法,对郑州市微观天际线的分形特征和相关建筑高度幂律分布进行研究。研究结果为深入理解微观天际线的形态特征和分布规律提供了有力的理论支持,在深化对城市天际线复杂性认识的同时,也为城市规划设计提供一定的参考。

概率论中的幂律分布

幂律分布用于描述个体相互影响的复杂系统中的数量分布规律,是概率论与数理统计学中最重要的分布之一,然而在教学中甚少对其进行详细的介绍.该文将详细讨论幂律分布的定义及性质、常见的幂律分布以及幂律分布的应用,并结合具体实例通过R软件进行数据分析,给出相关教学内容和教学方法的若干建议.

求旅行商问题的幂律变换优化蚁群算法

为解决旅行商问题,依据蚁群系统在蚁群算法中的优化,提出一种基于幂律变换的优化蚁群算法。首先,利用幂律变换优化蚁群算法以改善信息素局部更新公式;然后,在状态转移中使用幂律变换种群走过每条路径的次数,并通过归一化处理来分析信息素局部更新所造成的影响,以加快模型收敛速度;最后,随机加入莱维飞行对全局信息素进行扰乱,防止模型过早陷入局部最优。经过TSPLAB数据库提供的大量实例验证,幂律变换优化蚁群算法在保持较快收敛速度的基础上,能有效避免模型过早陷入局部最优。

面向幂律图的动态图存储结构Power-PCSR

图数据在现实生活中广泛存在,且不断发生变化。传统高效的静态图存储方式——压缩行/列(Compressed Sparse Row/Column,CSR/CSR)存储方式在更新图数据时需要大量的数据迁移,不适用于动态图数据。而能够高效更新图数据的邻接表(Adjacency List,AL)存储方式往往带有大量的指针,导致其图数据读取和分析效率低。Packed Compressed Sparse Row(PCSR)是一种基于CSR的动态图存储结构。该结构在存储边数据时并不是采用连续无空隙数组,而是采用留有空槽的压缩存储阵列(Packed Memory Arrays,PMA)结构,便于边数据的插入。因此,PCSR支持高效图更新和图分析。但是,PCSR在存储幂律图时,其性能容易受大度数顶点的影响。为此,基于PCSR提出一种支持可高效更新和分析动态幂律图的图存储结构Power-PCSR。该结构将幂律图中度数较大的顶点单独存储在一个独立的PMA中,其他所有小度数顶点与PCSR一样存储在原PMA中。小度顶点变化导致的数据迁移不会触及大度数顶点,从而大大减少了数据迁移数量;同样,大度数顶点更新导致的数据迁移只限制在每个大度数顶点的PMA内部,不会涉及小度数顶点和其他大度数顶点的数据迁移。实验显示,Power-PCSR在分析图数据时与PCSR具有相似的性能,而在更新图数据时比PCSR快2倍。

填土应力路径下珊瑚砂幂律应力-应变模型的适用性研究

岛礁工程建设常用珊瑚砂吹填地基或作为土工构筑物的填料。珊瑚砂在填筑期的应力路径具有静止土压力系数K_(0)固结和等应力比路径的特点,为了准确预估填筑期的填土变形量,需要建立能够反映填土应力路径影响的变形计算模型。根据广义虎克定律,建立了幂律形式的非线性弹性模型来描述土体的应力-应变关系,提出了变形参数的表达式。对珊瑚砂开展了K_(0)固结试验和等应力比路径下的排水三轴压缩试验,分析了珊瑚砂的应力-应变曲线和颗粒破碎状况,研究了幂律应力-应变模型的适用性,并将模型计算结果与试验曲线进行了对比。结果表明:填土路径下的应力-应变曲线具有幂函数曲线形式,可以用幂律非线性弹性模型来描述。模型的切线模量和切线泊松比均可以表示为轴向有效应力的函数,并通过与主应力比或系数K_(0)相关的参数得到表达。等应力比路径下的切线泊松比和切线模量随着轴向有效应力的增加而增大。在相同的轴向有效应力条件下,主应力比越大,切线模量越大,切线泊松比越小。随着轴向有效应力的增加,K_(0)固结珊瑚砂的静止土压力系数和切线泊松比减小,切线模量增大。在试验应力范围内,填土路径下珊瑚砂的颗粒破碎量都很小,对应力-应变特性的影响不大。幂律模型合理地预测了一定主应力比值范围内等应力比路径下珊瑚砂的应力-应变曲线,并能够考虑应力路径对应力-应变关系的影响。

基于幂律变换的MSRCR矿井图像增强算法

针对复杂矿井图像亮度不均的问题,提出基于幂律变换的MSRCR图像增强方法(Plt-MSRCR)。首先,对图像进行自适应直方图均衡化处理,将RGB空间转换为HSV空间,利用自适应最大类间方差(OTSU)将V分量分割为高低灰度等级分量V_(H)和V_(L);其次,对V_(L)进行自适应CLAHE处理来拉伸灰度等级,对V_(H)进行阈值分割,得到高低亮度分量V_(H)H和V_(HL);再次利用Plt-MSRCR算法完成V_(HL)分量的灰度拉伸和亮度抑制,得到调整后的V_(HLnew);最后,将所有V分量进行融合,对S分量进行伽马校正,融合重组成RGB图像。实验结果表明,该算法能够有效解决矿井下光照过低、光照较低和光照不均对图像的影响,对暗区域亮度增强的同时保证了增强亮度的均匀性和图像的清晰度。相较于其他同类算法,该算法在信息熵、平均梯度和标准差方面效果和性能更好。

考虑微元强度韦伯分布与裂纹长度幂律排布的砂岩强度预测模型

构建统筹考虑岩石内部宏细微观缺陷影响的强度预测模型对于保障智慧矿山的建设以及井下人员设备的安全都具有重要意义。综合考虑岩石微元强度的韦伯分布与裂纹长度的幂律排布规律,采用数值模拟与理论推导方法分别建立损伤岩石试件的离散元计算模型与强度预测模型,并利用数值计算结果对理论模型的合理性进行验证。结果表明:①通过编程同时实现了PFC2D计算模型中微元强度的韦伯分布与裂纹长度的幂律排布,分析了岩石中的宏、细微观损伤与相应分布参数间的定量对应关系。②数值建立了400个同时考虑宏、细微观损伤的砂岩试件并对其进行了模拟加载,实现了对微元强度、预制裂纹信息及岩石强度间关系的统计分析。根据模拟结果构建了砂岩试件单轴抗压强度四维空间散点,得到了多损伤参量影响下的试件抗压强度流动规律。③联合Mori⁃Tanaka方法及岩石损伤概率分布理论,推导建立了12参数的岩石强度预测模型。该模型能够同时描述细微观微元强度与宏观裂纹信息对岩石强度的影响,并且理论模型计算结果与数值模拟结果高度吻合,相关系数达0.991。

基于幂律液固曳力模型流化床内湿颗粒流动特性的研究

采用欧拉-欧拉双流体模型(TFM)结合颗粒动理学理论(KTGF)方法,对三维幂律流化床中的液固两相流动行为进行了模拟。基于幂律流体的流变方程以及压降方程,提出了两种幂律液固曳力模型,引入了考虑液膜效应的湿颗粒动态恢复系数模型,计算幂律流体与湿颗粒之间的作用力。将预测固含率分别与文献中测得的实验数据进行比较,结果表明结合动态恢复系数模型的相对误差介于0.45%~1.59%,与实验结果吻合较好。探究了稠度系数K以及流性指数n对颗粒流动特性的影响,结果表明随着流变参数的增大,床层内的颗粒平均浓度降低,湿颗粒表面液膜逐渐变厚,法向恢复系数降低;颗粒拟温度随n的升高先增大后减小,随K的上升而增大;曳力系数、颗粒压力以及颗粒黏度均随流变参数的增大而逐渐减小。颗粒在壁面处的浓度明显高于中心处附近的浓度,且颗粒在中心处向上运动,在壁面处附近回落,在流化床中形成环-核结构。

平面幂律塑性Ⅰ型裂纹尖端应力场全解

在航空航天、船舶、石油管道和核电等领域,服役结构或部件在长期极端条件下运行,不可避免地会产生裂纹,因此,为研究含裂纹结构的准静态断裂行为,必须了解裂纹尖端附近区域的应力应变场特点.对于幂律材料裂纹构元,研究平面应变和平面应力条件下Ⅰ型裂纹尖端应力场的解析分布.基于能量密度等效和量纲分析,推导了能量密度中值点代表性体积单元(representative volume element,RVE)的等效应力解析方程,并定义其为应力因子,进而针对有限平面应变和平面应力紧凑拉伸(compact tension,CT)试样和单边裂纹弯曲(single edge bend,SEB)试样,以应力因子作为应力特征量,并构造用于表征裂尖等效应力等值线的蝶翅轮廓式和扇贝轮廓式三角特殊函数,提出描述幂律塑性条件下平面I型裂纹尖端应力场的半解析模型.该半解析模型形式简单,对CT和SEB试样的裂尖应力场的预测结果与有限元分析的结果比较表明,两者之间均密切吻合,模型公式可直接用于预测Ⅰ型裂纹尖端应力分布,方便于断裂安全评价和理论发展.

下行定向钻孔氮气泡沫幂律多相流携渣解堵技术

为了解决下行定向钻孔煤屑堵塞、瓦斯抽采有浓度无流量技术瓶颈难题,提出下行定向钻孔氮气泡沫幂律多相流携渣、解堵技术,采用理论分析、数值模拟、现场工业试验等方法,对煤矿井下下行定向钻孔瓦斯抽采引起煤屑堵塞的原因、下行定向钻孔环空氮气泡沫幂律多相流携渣理论及实践应用进行了研究。通过含壁函数的湍流模型数值模拟耦合瓦斯流动和煤体变形,钻孔抽采后流体压力变化引起的孔壁弹性位移。通过三维库仑失效准则模型数值模拟求解抽采引起的压力变化以及压力变化引发的应力、应变、位移变化及下行定向钻孔塌孔风险。通过幂律多相流理论分析氮气泡沫的稳定性、泡沫在钻杆内、钻头处、环空间隙的流动性、泡沫中煤粉悬浮性能、环空间隙泡沫排渣的压力损失、泡沫向上排渣受力情况。在下行定向钻孔环空氮气泡沫幂律多相流携渣理论分析的基础上,设计了稳定氮气泡沫发生器、泡沫发生灌注系统、下行定向钻孔氮气泡沫钻进工艺、瓦斯抽采钻孔氮气泡沫二次解堵工艺,并进行下行定向钻孔氮气泡沫排渣现场工业试验。研究结果表明:钻孔壁摩擦曳力和弯曲处的离心力会造成煤屑颗粒聚集及孔壁坍塌风险增大,瓦斯携带的煤粉颗粒会撞击孔壁使孔壁变形或剥离,进而导致抽采钻孔塌孔堵塞;建立的涵括氮气泡沫稳定性、流动性、煤粉悬浮性能、环空间隙泡沫压力损失、排渣受力分析的下行定向钻孔环空氮气泡沫幂律多相流携渣、解堵技术理论体系能很好的为下行定向钻孔氮气泡沫排渣提供理论支撑;现场工业试验中氮气泡沫排渣钻孔相比水排钻孔,初始混合量和纯量分别提高了6.5倍和6.4倍,40 d混合量和纯量分别提高了10倍左右,说明氮气泡沫携渣、解赌技术可显著提高下行定向钻孔的瓦斯抽采效率。

基于幂律模型解析有氧运动抵抗阿尔茨海默病的动物实验

背景:阴阳和中庸是中华文化的核心概念,但目前缺少与现代科学对接的桥梁。幂律模型在复杂系统科学中具有良好的鲁棒性或抗干扰能力,提示与阴阳和中庸密切相关。目的:通过幂律模型分析长期有氧运动抵抗阿尔茨海默病模型的阴阳辨证特征,探讨幂律模型阴阳学说在人体复杂系统中的潜在作用。方法:借鉴阴阳学说成双成对的思路、关系理性和中庸之道,文中用幂律表征每一对参数,将引起幂律系数和指数变化的因素称为阴阳因,提出了人体阴阳的参数对模型,并应用于阿尔茨海默病动物实验研究。人体的参数构成参数空间,将参数空间的几何均值定义为参数空间的时中。结果与结论:①阴阳是客观参数幂律关系的主观感觉;②2个子空间时中的阴阳属性相对于2个子空间的联合空间的时中而存在;③2个子空间时中的阴平阳秘或阴阳失调分别对应于2个子空间时中的同级幂律或升级幂律;④动物实验数据结果分析,阿尔茨海默病造模可以造成阴阳失调,造模前的长期游泳运动可以抵抗阿尔茨海默病造模对阴阳两类参数的改变;⑤上述结果显示,人体复杂系统参数对幂律模型阴阳学说的合理解释可以用于数据空间的阴阳辨证,客观参数时中的幂律关系可以表征其主观感觉的阴阳特征。

因特网拓扑结构的幂律分析与建模研究

本文通过对因特网测量拓扑的幂律分布特征,包括frequency-degree幂律分布、degree-rank幂律分布与CCDF(d)-degree幂律分布的研究,发现因特网测量拓扑具有非常明显的frequency-degree幂律分布与degree-rank幂律分布规律。其中,frequency-degree幂律分布符合幂律指数为2.1406的分布规律,而degree-rank幂律分布则分为两部分,主体节点服从幂律指数为0.84639的分布,而度值最大的部分节点却符合幂律指数为0.29981的分布规律。在CCDF(d)-de-gree幂律分布研究中发现,Weibull分布要比幂律分布拟合效果更好。也就是说,对于本文Internet拓扑来说,其节点度的CCDF不一定符合幂律分布。根据frequency-degree幂律幂指数2.1406,本文在BA模型的基础上提出了改进的BA模型,确定网络增长连边概率方程中的ε为0.10812。

具有幂律纳米流体流动的导管内辐射热传递的计算评估

利用因热源作用而收缩和膨胀的导管研究一阶化学反应和热辐射对幂律Carreau流体热质传输的影响。考虑了以热辐射形式产生热量的流体流动的体积热源和非线性热辐射。采用基于射击简单算法的RK-4方法对径向模式下的质量、动量、能量和物种浓度等基本守恒方程进行了重构和数值求解。考虑粒子的布朗性和热泳性,纳米粒子存在的模型是现象模型。将动量方程与扩展Jaffrey-Hamel问题的Carreau模型组合在一起。不同幂律指数对流体摩擦传热、传热量和传质的影响主要表现在流变性能上,说明剪切增稠型流体比剪切减薄型流体更有效。热传输率在热源处最大,在幂指数最大化时最小。这些研究可能有助于开发一种物理上合理的方法,用于系统化评估收缩/扩张通道中的流体流动和能量使用。

幂律稠油砂岩油田单井探测半径计算

探测半径是油田开发过程中的一个重要参数,然而传统的探测半径计算公式基于牛顿流体线性渗流理论研究得到,这类探测半径计算公式不再适用于幂律型非牛顿流体。针对南海东部地区近年发现的幂律稠油砂岩油田,提出了一种新的计算方法来研究幂律稠油的探测半径,这种新方法避免了常规方法中试图获得探测半径的解析式的问题,具有更广泛的适用性。另外,传统计算公式并没有考虑井筒储集效应和表皮效应的影响。借助探测半径的相对判断准则,采用了Laplace变换、Stehfest数值反演方法,研究了流性指数、井筒储集效应、表皮效应对探测半径的影响;提出了流性指数在0.80~1.00的探测半径计算公式的统一形式;同时,为了直观地与生产实际联系起来,文中还探索了探测半径与井底压降的关系。研究成果已用于指导南海东部地区幂律稠油砂岩油田井网部署和注采井网优化设计,获得了很好的应用效果。

低雷诺数下幂律流体中密相颗粒曳力模型研究

非牛顿流体颗粒两相流广泛存在于自然界和工业生产中,非牛顿流体中密相颗粒的曳力模型是两相流数值模拟的关键。基于幂律流体模型,采用直接数值模拟方法研究了低雷诺数下密相颗粒曳力与幂律指数和空隙率的关系,发现曳力随着幂律指数增加而增大,随着空隙率的增加而减小。基于模拟结果,提出了低雷诺数下幂律流体中密相颗粒曳力的预测模型,曳力模型可用于幂律流体中密相颗粒运动的数值模拟。

(3 + 1)维幂律3 Zakharov-Kuznetsov方程的行波解——兼论幂律n

借助于平面动力系统理论,定性分析了非线性(3 + 1)维幂律3 Zakharov-Kuznetsov方程的行波解,同时给出了行波解的分类及近似解计算方法。结合相关文献,整体上讨论了幂律为n时Zakharov-Kuznetsov方程的行波解,由此推广了本文及相应文献中的结果。

中国学者论文被引频次与基金项目资助关系探究

为探究论文被引频次与基金资助之间的关系,选取中国学者2017年发表在中国科学引文数据库(CSCD)和科学引文索引扩展版(SCI-E)数据库收录期刊的论文,分析了不同基金项目资助条件下论文被引频次的幂律分布规律。基金论文的被引频次整体上高于非基金论文,但具体提升程度与研究方向有关。对学者而言没有必要在一篇论文后挂多个基金项目,对期刊而言不需要过度追求基金论文比,这两个指标与被引频次之间均未呈现出正相关性。应客观看待基金项目的作用,加强期刊评价研究,全面评价论文、期刊的质量和影响力,规范基金项目标注,合理利用基金论文比指标,坚守科技期刊办刊本心。受模型和数据限制,零被引的长尾论文及人文学科论文的基金项目资助作用规律尚未得到有效揭示。

钢板桩围堰结构设计及稳定性分析

钢板桩围堰适用于深水、滩涂等复杂地质,对钢板桩围堰打桩及工作过程进行了稳定性分析。采用Fluent软件对不同工况下打桩过程进行流体动力学研究并计算其动载荷。并对钢板桩稳定性进行了校核。提出流体动力学和固体力学相结合的打桩过程稳定性分析方法。采用ANSYS屈曲分析外压载荷作用下围堰整体结构的稳定性。结果表明:动载荷受幂律指数、稠度系数及静载荷的综合影响,稠度系数与流体黏度呈线性关系,幂律指数体现了流体的非牛顿性,而不同载荷作用下流体黏度也会发生变化,需结合屈曲分析结果、打桩时间等综合选择适宜打桩力。采用特征值屈曲分析和非线性屈曲分析得到的围堰临界失稳应力较为接近,非线性屈曲分析考虑了材料的非线性,包含塑性变形成分,因此临界失稳应力更大。