爆轰模拟不确定度的量化方法

通过对数值模拟不确定度产生机制的理论分析以及对不确定度从考核区到应用区发展趋势的反演,展示数值模拟不确定度量化评估的关键技术.基于工程设计的现实需求和数值模拟中验证与确认的思想,提出数值模拟用于对爆轰系统进行科学预测时不确定度的评估框架,并结合实例对方法进行演示和验证.     

校准条件下的数值模拟不确定度量化方法

当存在众多不确定输入因素时,不确定度的传递分析往往导致对数值模拟不确定度的过高估计.利用校准行为能够消减系统级数值模拟中认知不确定度的客观机制,提出一个综合利用已有系统级试验对比信息和新增建模与模拟传递信息的不确定度量化方法,结合一个虚拟试验的例子对该方法进行展示和验证.     

电源系统抗伽玛总剂量辐射能力评估方法

 为了评估某电源系统抗伽玛总剂量辐射能力,研究了评估电子系统抗伽玛总剂量辐射能力的QMU方法。为获得应用QMU方法所需的输入量,提出了以蒙特卡罗方法和SPICE电路模拟相结合的分析方法,用以确定受伽玛辐照后系统性能参数的裕量及不确定度。应用QMU方法对电源系统抗伽玛总剂量能力进行了评估,将评估结果和实验结果进行了比较,验证了方法的可行性。     

抗辐射能力量化设计方法

抗辐射能力表现为系统技术性能对辐射损伤的敏感程度。抗辐射能力是设计、生产出来的。抗辐射量化设计能力是抗辐射加固技术发展水平的重要标志。根据QMU(性能阈值、裕量和不确定度)的思想,提出量化抗辐射设计,第一要优化系统总体设计,为辐射损伤敏感的技术性能合理地分配裕量;第二要量化系统工作的辐射环境及其不确定度,量化在实际工作的辐射环境中,辐射损伤引起的系统及其器件和结构的技术性能变化和不确定度,综合优化抗辐射措施,确保技术性能变化及其不确定度被有效控制在分配的裕量范围内,最后量化加固设计效果,预测系统抗辐射能力。     

基于QMU的高空电磁脉冲下电气电子设备易损性评估方法

高空电磁脉冲（HEMP）可能造成广域基础设施的故障或损毁,考虑到经济原因,需要科学合理地评估其中关键电气电子设备在HEMP辐照下的易损性。将不确定性量化与设备效应评估相结合,总结出基于裕量与不确定性量化（QMU）的电气电子设备易损性评估方法及其工作流程,包括:筛选设备关键参数,通常为耦合通道电流、电压的范数;通过HEMP环境及其与设备耦合的数值仿真及不确定性量化,得到HEMP下设备关键参数的概率分布,作为设备的威胁水平;对工作状态下设备进行HEMP效应试验,通过统计推断得到设备效应阈值概率分布,作为设备在威胁下的强度;计算威胁水平与设备强度间的距离,量化设备关键参数的裕量及其不确定性,评估HEMP下的设备易损性。基于QMU的电气电子设备易损性评估方法还可为后续防护设计提供基础数据和评估方法。     

爆轰流体力学模型敏感度分析与模型确认

验证、确认与不确定度量化(VVUQ)是评估物理模型可信度和量化复杂工程数值模拟结果置信度的系统方法.验证是要回答数值模拟程序是否正确求解了物理模型和程序是否正确实施或给出求解模型的误差、不确定性大小及使用范围,确认是要通过数值结果回答物理模型是否反映了真实客观世界或反映真实客观世界的可信程度.文章围绕爆轰流体力学模型,剖析了模型中不确定性因素,给出了影响模拟结果不确定性的关键因素清单,并对其开展了敏感度分析,确认了模型的适应性.     

爆炸波问题中偶然不确定度的量化

复杂工程建模与模拟中始终存在不确定度,分析与辨识不确定度的来源及量化不确定度对建模与模拟可信度评估具有重要意义。为此,给出了建模与模拟中误差与不确定度的概念以及不确定度量化的过程,并以爆炸波问题为例说明量化偶然不确定度的过程,得到了爆炸波问题的期望和标准差以及激波位置的概率密度函数,验证了非嵌入多项式混沌方法在复杂非线性系统不确定度量化中的有效性。     

辐射不透明度计算中含温有界原子结构理论的不确定度量化

以交换势的泛函表达式为核心,分析产生原子结构理论不确定度的主要原因,阐述辐射不透明度计算中含温有界原子结构理论不确定度量化的具体步骤,给出能级、矩阵元的不确定度量化计算公式,以及判定理论模型优劣的判据.以汞、金、铁元素为例,通过数值计算,根据对比分析,验证该不确定度量化方法的可行性.     

火焰原子吸收光谱法测定工作场所空气中锌及其化合物的不确定度评定

分析工作场所空气中锌及其化合物含量测定过程的不确定度.先建立数学模型,对关系式中的各个变量作分析并对不确定度量化,按照统计学方法计算出扩展不确定度.     

抽样法与灵敏度法k_(eff)不确定度量化

核反应堆的中子学模拟计算中,核数据的不确定度导致的积分量计算结果的不确定度,通常采用基于微扰理论的灵敏度与不确定度分析方法 (简称灵敏度法)量化.灵敏度分析法原则上只适用于线性模型,且一般输运计算程序难以直接进行灵敏度分析.而抽样法直接抽样核数据输入中子学计算程序进行计算,通过对计算结果的统计分析评估计算量的不确定度.抽样法易于实现、计算精确、且适用性强.在灵敏度分析与不确定度量化程序SURE中,增加了抽样法不确定度的量化功能.为将抽样法不确定度量化应用于复杂问题的模拟计算,需对其进行细致的考核.为此,选取简单的临界基准实验模型,分别采用灵敏度分析法和抽样法进行不确定度量化,得到了各核素各反应道核数据导致的k_(eff)计算不确定度.对比显示,两种方法的不确定度计算结果有很好的符合,验证了SURE程序抽样法功能的正确性.抽样法计算的k_(eff)符合正态分布,说明在一般核数据的不确定度范围内,k_(eff)与核数据近似成线性关系,利用灵敏度分析法评估k_(eff)计算值的不确定度是适用的.     

电源电路抗γ总剂量辐射性能建模与裕量与不确定性量化评估

针对电源电路抗总剂量辐射性能评估问题,建立了元器件和电路的性能模型,并搭建测试电路对模型进行了测试。开展了辐照敏感关键元器件的总剂量辐照试验,获取了元器件关键参数随累积总剂量变化的实验数据,将参数变化规律注入模型,开展了电源电路抗辐射性能仿真,获得了电路关键特征参数输出电压随累积总剂量的变化规律。采用裕量与不确定性量化(QMU)方法对电源电路的抗辐射性能进行评估,并与电路实际辐照实验结果进行对比,结果表明,QMU评估结果与实际实验结果保持了较好的一致性。     

氢化物发生-原子荧光光谱法测定食品添加剂磷酸中铅的测量不确定度评定

按照测量不确定度评定的通用规则,建立了数学模型,对氢化物发生-原子荧光光谱法测定食品添加剂磷酸中铅的测量不确定度进行了评定,分析了方法中的不确定度分量及其来源,计算了各分量的不确定度,最后计算出了检测结果的合成标准不确定度和扩展不确定度。检测结果和不确定度评定结果为(0.190±0.006)mg/kg,k=2。结果表明标准溶液配制是氢化物发生-原子荧光光谱法测定食品添加剂磷酸中铅含量不确定度的主要影响因素。     

Multi-output local Gaussian process regression: Applications to uncertainty quantification

We develop an efficient, Bayesian Uncertainty Quantification framework using a novel treed Gaussian process model. The tree is adaptively constructed using information conveyed by the observed data about the length scales of the underlying process. On each leaf of the tree, we utilize Bayesian Experimental Design techniques in order to learn a multi-output Gaussian process. The constructed surrogate can provide analytical point estimates, as well as error bars, for the statistics of interest. We numerically demonstrate the effectiveness of the suggested framework in identifying discontinuities, local features and unimportant dimensions in the solution of stochastic differential equations.     

Sensitivity of Elastic Properties to Measurement Uncertainties in Laryngeal Muscles With Implications for Voice Fundamental Frequency Prediction

This paper discusses the effects of measurement uncertainties when calculating elastic moduli of laryngeal tissue. Small dimensions coupled with highly nonlinear elastic properties exacerbate the uncertainties. The sensitivity of both tangent and secant Young's Modulus was quantified in terms of the coefficient of variation, which depended on measurement of reference length and cross-sectional area. Uncertainties in the measurement of mass, used to calculate cross-sectional area of a small tissue sample, affected Young's Modulus calculations when tissue absorption of the hydrating solution was not accounted for. Uncertainty in reference length had twice the effect on elasticity than other measures. The implication of these measurement errors on predicted fundamental frequency of vocalization is discussed. Refinements on isolated muscle experimental protocols are proposed that pay greatest attention to measures of highest sensitivity.     

Spectral uncertainty quantification, propagation and optimization of a detailed kinetic model for ethylene combustion

The ability of a reaction model to predict the combustion behavior of a fuel relies on the rigorous quantification of the kinetic rate parameter uncertainty. Although the accuracy of a detailed kinetic model may be ensured, in principle, by a multi-parameter optimization, the inherent uncertainties in the fundamental combustion targets used for optimization cause the resulting optimized model to be characterized by a finite kinetic parameter space. In this work, spectral expansion techniques are developed and employed to quantify these uncertainties, using an as-compiled, detailed, H₂/CO/C₁-C₄ kinetic model for ethylene combustion as an example. Uncertainty was quantified for both the as-compiled model and the optimized model, and propagated into a wide variety of combustion experiment and conditions. Application of the spectral uncertainty method in mechanism reduction is also discussed.     

可靠性数值模拟的不确定度量化

根据可靠性认证对不确定度量化的技术要求,结合复杂工程系统的层级结构和数值模拟从校准、验证与确认到最终具有预测能力的历程,对可靠性数值模拟不确定度量化的要求和方法进行探索,并结合爆轰算例对这些方法进行演示和验证.