二维河道的灰色水质模拟模型研究

针对水质系统的未确知性,将河流水流速以及弥散系数和衰减系数等参数视作未确知参量,并以灰参数的形式表示,运用灰色理论建立了二维河道的灰色水质模型.该模型具有一种特殊的结构,并给出了求解方法,在数值求解过程中,对二维河道的灰色水质模型求解过程中的有限差分法的截断误差进行了修正.利用该模型可以得到排污口下游各控制点污染物浓度的分布范围,从而为河流水质规划管理和水污染控制提供丰富、有用的水质信息.实例研究表明:运用灰色系统理论研究瞬时点源情形下的河流水质模拟预测问题,理论上是可行的,计算结果是合理的.     

灰色分布参数模型与地下水模拟

本文运用灰色数学理论,探讨了地下水系统的灰性,灰色分布参数模型的概念,模型的数值求解方法,以及算例分析。由此说明了灰色数学模型与经典数学模型相比,在理论上和方法上都具有崭新的意义。     

基于非牛顿指数渗流和分数阶Merchant模型的双层地基一维流变固结分析

为了进一步深入探讨饱和黏土双层地基一维固结机理,引入Koeller定义的弹壶元件修正Merchant模型描述饱和黏土的黏弹性变形,引入非牛顿指数渗流模型描述固结过程中的非Darcy渗流,推导出一个新的饱和黏性土双层地基一维流变固结方程,并利用隐式差分格式进行数值求解.通过文献对比,验证了本文数值算法的有效性.探讨了非牛...     

河流水质灰色模型及其灰参数估值方法研究

本文基于灰色系统理论的思想提出了河流水质灰色模型,研究发展了一种有效的灰参数最优估值方法,并用计算机仿真资料和沱江实测资料作了验证。     

考虑加速度频响函数不确定的有限元模型修正

为克服实际应用中缺乏足够的结构统计信息,获得结构参数和响应的极限值,提出了一种基于加速度频响函数的区间有限元模型修正方法。首先,将频响函数小波变换,提取低频小波系数作为模型修正的响应特征量,以待修正参数和响应特征量分别为输入和输出构建径向基代理模型并采用鲸鱼优化算法来优选径向基模型方差值;其次,根据区间重叠率和巴氏距离分别构造两步求解待修正参数区间的两个目标函数和同步求解待修正参数区间的一个目标函数,以评估两个样本区间分布的相似性和相异性;然后,由灰色数学方法估计径向基模型预测响应特征量的区间,运用花朵授粉算法分别实施待修正参数区间中点和半径的两步和同步求解;最后,通过两个数值算例和一个试验算例验证了所提方法的可行性。结果表明,所提区间有限元模型修正方法能够有效地修正结构参数的区间中点和半径,且在不同试验响应区间下对参数区间的修正具有鲁棒性,同时可以有效地解决小样本的不确定性模型修正问题。     

修正SPH方法在冲击波中的应用

SPH方法以核近似作为基础,受到核近似连续性原理的限制,在求解域中粒子必须是满足均匀分布的,这对SPH方法的应用也非常不利;同时,由于紧支域边界截断误差的存在,使得结果在边界上的误差常常比较大.对上述问题,在传统SPH方法的基础上,对核近似离散过程进行了修正,并引入黎曼解构成了修正的SPH方法,即CSPH和GSPH方.应用3种SPH方法对一维冲击管问题及一维爆轰波问题进行了对比研究.从分析结果可知在CSPH方法的基础上改进的GSPH方法有效地改善了传统SPH方法在非连续冲击波问题中的计算精度、相容性等问题,大大提高了传统SPH方法捕获间断信息的精度.     

给定井眼方向的修正轨道设计模型的解析解

限定井眼方向的修正井眼轨道设计模型是一个非线性代数方程组,通常需要使用数值迭代方法进行求解。利用这个方法能够将这个非线性代数方程组最终化简成一个一元至多24次代数方程和两个一元2次代数方程。通过求一元代数方程的全部正实数解的数值算法,能够得到井眼轨道设计模型的全部真实解。求解过程中可以正确判断模型有解或无解。数值求解过程没有初值依赖性,具有很好的数值稳定性。     

基于小波神经网络的简支梁桥损伤识别

针对小波神经网络对一维信号逼近能力强的特点,利用灰色理论中的关联分析法,对结构损伤特征参数和损伤指标进行灰关联分析,将所获得的参数间关联度作为把结构动态特征参数整合为一维输入量的权值,进而提出了基于灰色关联分析的小波神经网络模型。为提高网络的收敛能力和逼近效果,应用局部学习策略改进了小波神经网络的学习算法。仿真结果表明,利用上述方法进行结构损伤识别,识别结果明显优于传统的神经网络模型。     

大跨径预应力连续梁桥施工阶段预拱度

目的 研究沈阳四环西苏堡特大桥桥梁监控中合理的预拱度设置理论,以期得到正确的预拱度求解方法.方法 采用灰色系统理论,应用该理论的GM(1,1)模型对连续梁桥预拱度进行预测,检验该理论的计算结果是否满足精度要求.在施工过程中,对连续梁桥的预拱度进行修正,以保证桥梁预拱度的准确、合理.结果 采用灰色系统理论得到的11号梁段的预拱度预测值与实际预拱度值的相对误差为4.03％,其他梁段预测结果的相对误差均不超过8％,误差满足精度要求.施工过程中各个梁段累计挠度的对比中,采用灰色系统理论调整后的数值更接近于实际累计挠度.结论 采用灰色系统理论GM(1,1)模型可以准确地对连续梁桥预拱度进行预测,该方法是一种合理的连续梁桥预拱度求解方法.     

求解一维对流扩散反应方程的一种隐式差分格式

提出了数值求解一维非稳态对流扩散反应方程的一种隐式差分格式。首先将模型方程利用指数函数转化为对流扩散方程,构造它的差分格式,然后对差分方程的系数进行相应处理,并进行回代,得到对流扩散反应方程的隐式差分格式,其截断误差为O（τ2＋h2）,采用von Neumann方法证明了格式是无条件稳定的,并且由于每一时间层上只用到了3个网格点,所以可直接采用追赶法求解差分方程,数值结果显示了算法的有效性。     

晋城市大气环境质量的灰色综合评估法

针对城市空气质量的不确定性,引入灰色综合法对晋城市5个监测地点在三年中的大气质量进行灰色综合评估,评价因子为SO2、NO2、PM10.通过计算白化函数、灰聚类与聚类系数,最终确定出各灰类的污染级别,并找出最大贡献因子。评价结果与晋城市环境质量相吻合,可以作为环境治理和保护的依据。     

非等间距灰色优化模型及其在基坑沉降预测中的应用

传统非等间距灰色模型通常采用非等间隔数据进行分段线性插值,从而求得等间隔序列;但是实际基坑沉降并不是线性变化的,利用此法生成的等间隔序列较实际数据存在较大误差.针对传统非等间距灰色模型缺陷,分别利用RBF神经网络插值与三次样条插值生成等间距序列进而求得模型参数,并运用优化的非等间距灰色模型对某基坑的沉降量进行分析预测.计算结果表明：优化后的模型具有更高的精度,故本模型可作为基坑沉降预测的一种新方法.     

基于马尔科夫链改进灰色神经网络的水质预测模型

根据汾河运城段的实际情况,应用改进灰色神经网络对水质进行预测.在数据处理以及关联度分析的基础上,选取关联度较高的氨氮、挥发酚、水温、BOD5及COD作为灰色神经网络的输入节点.应用灰色神经网络对水质进行预测,再用马尔科夫修正误差残值,可使修正值更加接近实测值.灰色神经网络的相对误差为68.44%～4.69%,改进灰色神经网络将相对误差为41.96%～2.23%,可见改进神经网络的预测精度更高.改进灰色神经网络模型,结合了灰色神经网络和马尔科夫的优点,提高了预测的精度,并以汾河河津大桥监测断面的水质预测为例,验证了该方法的可行性.     

基于贝叶斯-微分进化算法的污染源识别反问题

针对污染源瞬时排放的河流水污染事件反问题,通过贝叶斯统计方法和二维水质对流-扩散方程,建立水体污染识别模型,得到关于污染源强度、污染源位置和污染源排放时刻3个未知参数的后验概率密度函数。运用最大似然估计的思想,采用微分进化算法,求解使后验概率密度函数达到最大值的参数,作为模型未知参数的估计值。算例表明:运用贝叶斯微分进化算法,3个未知参数估计值迭代50次时可以达到稳定,当迭代次数达到280次时,可与真值完全重合;与贝叶斯-蒙特卡洛法相比,贝叶斯-微分进化算法可使3个未知参数估计值达到稳定时的迭代次数降低97.5%,均值误差分别减少1.69%、2.12%和4.03%,具有收敛快、精度高的特点。     

灰色加权关联度法用于水环境功能评价

地表水水质的好坏可以影响到水环境功能是否能够发挥其应有的作用．因此,对地表水水质评价问题一直是环境科学研究的热点问题．本文在调研分析常用水质评价方法的基础上,提出了水环境功能区灰色加权关联度综合评价法．以松花江哈尔滨段为研究对象,对典型监测断面2009年的水质监测数据进行评价分析,结果表明:相比传统的等权灰色关联度法,灰色加权关联度法依据不同断面的功能区类别确定出评价指标的权重值,能够强化浓度过高指标的影响,同时兼顾到每一个指标对水环境质量产生影响的综合效应,从而提高了评价结果的准确性．     

煤层顶板稳定性的加权灰关联评价模型

针对现有灰色关联度计算模型存在的缺陷 ,提出了主观赋权法和客观赋权法相结合的灰色加权关联度综合评价方法。经实例分析 ,该方法可较好地反映出煤层顶板地质条件的灰色性特征 ,使评价结果客观合理     

一种稳健的河流糙率反演方法

为了提高河流糙率反演的数值稳定性及结果合理性,以糙率空间分布平滑性作为反演正则化所需的先验信息,建立一个兼顾水文观测信息和糙率分布平滑性的河流糙率反演的目标函数,利用广义逆理论和敏度矩阵的概念进一步确定目标函数的下降方向,并采用拟牛顿法来逐步寻优.通过一个由14条河段组成的河网算例,系统分析模型解的唯一性、数值稳定性和结果可靠性等特性.结果表明：引入河流糙率空间分布平滑性可以有效抑制噪声,提高计算的稳定性,且计算精度较高,结果可靠.     

基于熵权的灰色关联分析在电力设备评标中的应用

针对电力设备评标中客观存在的不确定性,提出了基于熵权的灰色关联分析方法．运用信息熵的原理,考虑了指标权重对于评价结果的影响,对传统的灰色关联分析方法进行了改进．工程实例表明,将该方法应用到电力设备评标中是合理可行的．     

灰色系统在预测单桩极限承载力中的应用

单桩极限承载力是桩基设计中的一个重要参数．由于桩的极限承载力主要受到桩的长度、截面几何形状、截面尺寸、桩周及桩端土特性、施工方法及施工质量等许多因素的影响，但这些因素往往又是不确定的，所以可以认为这是一个灰色系统，采用灰色系统的理论加以研究．本文采用灰色系统GM(1，1)模型预测单桩极限承载力，并采用灰色关联度的方法进行修正．通过一实例计算，表明取得了较好的效果．