渗流问题反分析的最优化方法

采用最优化方法中的逐个修正法,将反问题化为一系列的正问题进行求解;利用正问题的解是适定的这性质,克服了反问题是不适定的问题;编制了渗流正问题的有限元程序和求解反问题的叠代格式;数值计算结果表明,此种方法有较快的收敛速度和非常强的稳定性.     

一维波动方程正问题在简单非均匀介质中显式解的求解

反问题理论包括正问题与反问题两方面,在求解反问题时必须建立适定的正问题.正问题是在假定材料的性质为已知条件下,当给定入射信号后求解可测量的输出数据.文章假设入射波和传播介质的性质为已知的情况下,求解了声波在一维简单非均匀介质中传播时产生的反射波和输出波的显式公式.     

一类热传导反问题中边界温度场的重建算法

给出了一类二维热传导方程反问题中边界温度场的重建算法。首先将反问题归结为一泛函极小化问题;然后通过对未知边界的有限维逼近,将反问题分解成一系适定的热传导方程正问题;最后根据偏微分方程线性问题的叠加原理,将泛函极小化问题离散为线性代数方程组,再应用Tikhonov正则化方法求解线性代数方程组,从而获得边界温度场的数值解。数值算例表明了本文的算法是有效的,且具有较强的稳定性。     

带源项二维浅水方程正问题和反问题的求解

考虑到求解二维浅水方程的正问题及反问题的复杂性,建立高分辨率的有限元格式对正问题进行模拟,运用最佳摄动量法对反问题进行了研究,通过对两类溃坝问题进行数值模拟及文献对比,验证了有限元方法具有较高的离散精度同时又避免了数值解的伪震荡,并运用最佳摄动量法对正问题算例进行糙率率定,模拟结果较为理想.     

一类抛物型方程逆时反演的正则化方法

在文献[9]的基础上,采用修正泛函含有一个导数的项作为惩罚项,这样保证方程的解具有一定的光滑性。为了克服反问题的不适定性,利用正则化思想,把原问题分解为一系列适定的正问题和一个病态线性代数方程组。利用无条件稳定的Crank-Nicolson有限差分格式求解正问题和用截断奇异值分解法求解病态线性方程组。数值结果验证了正则化方法的可行性和有效性。     

一维抛物型方程参数识别反问题的数值解法

以函数逼近和Tikhonov正则化为基础，利用算子识别摄动法和线性化技术提出求解一维抛物型偏微分方程参数识别反问题的迭代算法，拓宽了求解此类反问题泛定方程和初边值条件的适用范围。数值模拟的结果表明，用此迭代法求解参数识别反问题具有数值精度高、稳定性好、收敛速度快的特点。     

基于导热反问题的管道内部缺陷诊断

根据外壁面的温度分布计算内壁面的几何边界是一类不适定的导热反问题。在建立具有不规则内壁缺陷的管道二维稳态传热模型的基础上,将反问题转化成正问题和最优化问题。采用有限元方法求解导热正问题,利用外壁面温度分布,从目标函数的泛函变分出发,根据共轭梯度法,实现了内壁几何边界的识别。通过对几种典型缺陷的数值计算,分析了初值选取、测量误差和传热边界条件等对反演结果的影响,验证了方法的有效性和稳定性。     

基于支持向量机的导热反问题研究

将支持向量机(Support Vector Machine,SVM)技术应用于导热反问题的求解,通过支持向量机和导热正问题的结合实现了导热反问题的求解.从理论上分析了方法的可行性,并且将本文提出方法的计算结果和现有方法的仿真结果进行了比较,比较结果显示了该方法的优越性.本文提出的算法为导热反问题的求解提出了新的途径.     

传统正则化方法和Bayes统计理论之间的联系

从数学建模和认识论的角度分析正问题和反问题的辩证关系,阐述了反问题研究的重要性和反问题应用的广泛性,就反问题的哲学思想进行了分析,最后分析了反问题求解的正则化方法和Bayes统计理论和方法的辩证关系.     

D对称非负定矩阵反问题解和算法

讨论了D对称非负定矩阵反问题解和算法，给出了D对称非负定矩阵反问题有解条件的判别以及求解的MATLAB程序．     

二维圆管导热反问题内壁瞬态温度的快速识别

以二维圆管为研究对象,基于控制容积积分法的导热正问题以及基于共轭梯度法的优化算法来构建二维瞬态导热反问题数学模型,分别采用Gauss-Seidel点迭代法与托马斯算法（tridiagonal matrix algorithm,TDMA）线迭代法对导热正问题离散方程进行求解。为了探究Gauss-Seidel点迭代法与TDMA线迭代法两种模型的精确性与时效性,设定了3种内壁面温度变化规律,以正问题所得到的外壁面温度值作为导热反问题的输入条件,并引入标准正态随机测量误差,探讨测量误差对反演结果精度的影响。数值试验证明了两种方法反演的精确性和抗噪性,且对比结果表明TDMA线迭代法的求解速度要优于Gauss-Seidel点迭代法,能够较快地反演得到内壁面温度波动值。     

基于圆柱模型的三维电阻抗成像问题研究

以胸腔模型为例,进行了三维电阻抗成像问题研究,建立了三维圆柱模型;采用有限元法进行了电阻抗正问题分析,得到的边界电位分布能够反映内部电阻抗的变化;采用基于同伦理论改进的Newton Raphson方法进行了逆问题分析,计算得到的电阻抗分布和实际分布非常接近,说明该方法适用于电阻抗成像逆问题。     

用于心电图数值模拟的一种三维人体模型：心电图正问题研究（1）

应用离散数值方法,建立了三维人体胸腔仿真模型,该模型充分考虑了人体胸腔的真实结构腔内器官的物理性质与导电特性,能够用于心电传导,体表电位的模拟计算和心外膜电位的逆向重构研究。     

基于分段常值水平集的参数识别算法

研究了椭圆方程不连续参数的识别算法.根据原有算法计算效率较低、抗噪性较差、可识别区域数较少的不足,本文基于分段常值水平集方法,根据水平集函数和优化过程的特点,修正原有Uzawa型算法中的带有总变差（TV）正则化的极小化模型和对常值向量的极小化模型,并且结合Barzilai-Borwein方法和预处理共轭梯度算法（PCG）构造一种新的参数识别算法格式.数值实验结果显示,新算法具有计算时间短、精度高、抗噪性强的优点,并且可以识别较复杂的几何区域.     

非线性振动控制的神经网络离散逆系统方法

针对非线性结构振动控制难以用线性控制方法精确控制的情况，提出神经网络离散逆系统方法．建立了结构的离散化模型，再用神经网络将非线性系统通过逆系统变换变为伪线性系统，对该伪线性系统可以用一般线性方法精确控制．该方法将非线性结构控制问题转化成了线性结构控制问题，使问题难度大大减小．对某非线性建筑结构振动作了控制仿真，实现了精确线性化，控制效果曲线与对线性结构控制效果曲线几乎完全吻合．神经网络离散逆系统方法发挥了神经网络和线性控制各自的优点，可用于强非线性结构的振动控制．     

基于轮廓向量集和遗传算法的高炉炉缸内衬侵蚀预测模型

针对高炉炉缸连续式生产、工况恶劣以及耐火材料内衬实际形貌在生产过程中不断变化的特点,提出了一种利用轮廓向量集表征炉缸内衬热面形状的简易方法,从而将求解未知定温边界几何形状的复杂反问题归结为搜索最佳轮廓向量集合的最优化数学问题.结合数值传热学、有限元法以及遗传算法,建立了能够准确预测高炉炉缸内衬轮廓的传热"反问题"数学模型.在陶瓷杯复合炉缸的基础上,制备典型的非均匀"象脚状"异常侵蚀数值样本,对模型的有效性、稳定性以及计算结果的精确度进行了校验.结果表明,上述模型具有广阔的实际应用前景.     

用径向基方法求解辨识抛物方程边界的反问题

给出反演一维热传导方程边界反问题的数学模型和数值求解方法．为适应边界的变化,对正问题的计算采用径向基的配置法进行空间变量离散化,并给出目标函数梯度的显式公式,用拟牛顿法得到了反问题的解,数值结果表明这一方法具有较高的精度．     

岩体渗透系数反演的数值方法及其适定性

分析了渗透系数反演中的适定性问题，包括唯一性和稳定性问题，分别对直接反演法和间接反演法进行了论述，侧重研究了间接法中的正则化最小二乘法和逐个修正法，建立了两套反演数值计算方法，主要包括叠代格式的建立、Ｊａｃｏｂｉａｎ矩阵的计算、高斯一牛顿方向的修正。计算结果表明，此两种方法有较快的收敛速度和较强的稳定性。     

马氏矩阵反演的算子证明

为了给出拉格朗日反演的统一性方法，Krattenthaler提出了算子方法并找到一对普遍的反演关系：Krattenthaler公式．马欣荣建立了一个新的普遍性的矩阵反演：马氏矩阵反演，使Krattenthaler公式和Warnaar公式成为其特例．本将利用。Krattenthaler算子方法给出这个普遍性矩阵反演在具体形式下的算子法证明．     

岩石力学参数反演分析的优化算法

基于煤矿地下巷道开挖后实测位移，提出求解地下巷道各岩层弹性模量的位移反演模型，针对目标函数多极值性、收敛结果与初值及观测误差相关等问题，提出了一种位移反演分析优化算法，数值计算结果表明，本文所提出的数值方法反演的结果是唯一和稳定的。