基于细胞自动机理论的交通流模拟模型

以细胞自动机理论为基础,结合我国城市道路情况及交通流特性,把车辆在路段上运动的变化规律表述为细胞自动机的演变规则,建立了基于细胞自动机理论的交通流模型,标定了细胞长度和最大速度等参数,继而提出了反映车辆在路段上自由驶、跟驰行驶和减速行驶等交通行为的细胞自动机规则,并对各种规则进行了详细说明。     

基于细胞自动机的信号控制交叉口交通流模拟

应用细胞自动机方法对信号控制交叉口的动态交通流进行建模和模拟,可以使比较复杂的交通状态模拟用相对简单的计算来实现。介绍了几种用于交通流模拟的细胞自动机模型及其研究进展,在上基础上,给出了一种新的细胞自动机模型来描述车辆在交叉口的转移状态,讨论了交通拥挤和延误的二维演变,并用这一方法模拟了不同规则下的车道变换问题,通过比较模拟结果和原始输入方案可以优化信号配时。     

模拟生命系统的细胞自动机建模方法

本文介绍了细胞自动机的基本概念并给出了建模方法。作为一个应用实例，文中建立了一个细胞自动机模型，它能模拟在同质环境中不同的初始配置和竞争关系对种群分布格局的影响。通过模拟，我们发现模拟结果支持假说－“初始配置对种群最后的分布格局具有重要的影响”。     

自组织过程的随机元胞自动机模拟

将随机机制引入元胞自动机，建立了若干自组织过程的随机元胞自动机模型；编制了Ｗｉｎｄｏｗｓ环境下的通用元胞自动机程序，成功地模拟了粒子扩散、沙堆崩塌、分形凝聚、晶体生长等动态过程。     

水压致裂过程的弹塑性细胞自动机模拟

利用自行研发的弹塑性细胞自动机模型和模拟系统，建立了非均质岩石水压致裂过程的细胞自动机模拟方法.该方法能够反映流体在水力梯度作用下进入新生微裂隙、形成新的流体渗流边界而对该边界产生张拉效应，并引起微裂隙的进一步扩展、贯通，最终形成宏观裂纹的过程，可以方便地进行水压致裂过程中边界条件和水力参数的动态更新.同时，研究了不同均质度和井筒内径对水压致裂行为的影响.结果表明，随着井筒内径增加，极限水压力降低，而破裂模式基本相似，模拟结果与典型实验现象吻合较好.     

自增殖细胞自动机的建模理论与算法

提出了细胞自动机的建模机理与算法，以及用链语言描亭自增殖过程的方法，研制了相应的验证性软件，得到了一组不同初始态、单个或多个无序种子条件下，以及各种可能的邻座情况下不同细胞自动化的进行图像。     

基于细胞自动机的MRI脑肿瘤分割方法

提出一种基于细胞自动机的脑肿瘤分割方法.首先通过人工交互输入一条线,使用细胞自动机模型对脑肿瘤图像进行分割,得到肿瘤图像的标号图,然后使用活动轮廓模型对标号图进行优化处理,除去非肿瘤像素点的干扰,得到更平滑的脑肿瘤轮廓.使用该方法在对比增强T1加权MRI脑肿瘤图像进行分割实验.实验结果表明,此方法能够很好地解决脑肿瘤分割过程中容易出现的不完全分割问题,分割准确率(Dice相似系数)可达到(94.07±1.58)％.     

应力断料中裂纹扩展过程的数值模拟

从应力断料的需要出发,应用有限元软件FRANC2D/L对裂纹扩展过程进行数值模拟,分析了几何非对称试件中支撑的对称性对裂纹扩展路径的影响.研究结果表明,对于几何非对称试件,支撑对称时裂纹扩展路径在初期比较规则,后期出现偏离现象;调整两支撑的支距比,可以影响裂纹的扩展路径,支距比存在合理值,在合理值范围内,裂纹的扩展路径为沿双边V型切口的轴线方向.     

基于Agent的农田生态细胞自动机模型

提出一种基于Agent的细胞自动机(CA)演化模型，并采用整体建模仿真的方法，对农田虫害的演化进行了模拟．它采用自底向上的建模思想，利用Agent的局部连接规则，建立复杂系统的整体模型．针对不同环境条件设定相应的仿真参数，可以得到恰当的害虫种群演化结果，有助于农田生态管理的科学决策．同时，农田虫害的管理是预测专家系统的重要应用领域，该模型与专家系统的最终集成，可以提高专家系统的预测能力．     

固体溶解过程的元胞自动机模拟

采用4邻居条件,以服从二次分布定理的演化概率作为演化规则,以matlab作为编程软件,用元胞自动机模拟固体在液体中溶解的过程.研究结果表明:溶解的前期,溶解速率大致上恒定,后期逐渐减小;溶解过程中固体的形状基本上保持不变,只是体积缩小,直到溶解的最后阶段.同时用微积分的方法进行了分析,得到了相同到的结论.以硫酸铜晶体在水中的溶解实验为实例,验证了元胞自动机模拟的正确性.     

焊接接头微观组织演化的可视化模拟

本文主要针对焊接接头微观组织演化建模及其可视化方法进行研究。采用元胞自动机模型,通过对焊接接头的微观组织晶粒生长进行模拟来分析和研究微观组织的形态学和动力学特征;通过微观组织图像人工生成技术,直观、精确地展现出微观组织演化的可视化效果。实验结果表明,经过回归分析得到的晶粒生长指数同主流的Burke经验公式相符,使用元胞自动机算法对微观组织演化进行的可视化模拟得到了令人满意的效果。     

基于元胞自动机模型的人员疏散仿真系统设计

基于工程实践需要,分析了紧急情况下人员疏散的主要影响因素,提出了应急系统人员疏散处理策略,改进和优化了人员疏散仿真算法,设计了基于出口距离最近的随机元胞自动机的人员疏散模型。实验表明,模型较好地仿真了人员数、障碍物数、出口属性、疏散速度、疏散时间等因素相互之间的关系。仿真系统可为建筑结构设计、最大人员饱和数、消防预案提供参考。     

Fe-C二元合金凝固过程强制对流作用下柱状晶生长行为的数值模拟

文章在前期建立的微观元胞自动机模型的基础上,耦合动量传输模型、质量传输模型和热量传输模型,建立了考虑流体流动的宏微观多尺度二维枝晶生长数学模型CA-FVM。并采用CA-FVM模型研究了强制对流作用下Fe-0.82C二元合金凝固过程枝晶生长规律。数值模拟表明:强制对流明显地改变了枝晶生长规律,靠近强制对流入口处枝晶生长受抑制作用较明显,枝晶生长较慢,远离强制对流入口处枝晶受抑制作用较弱,枝晶生长较快。同时,随着强制对流强度的增加,枝晶生长受熔体流动的影响更加明显,加剧了枝晶的非对称生长。     

Numerical simulation of 3D-microstructures in solidification processes based on the CAFE method

It was analyzed that the finite element-cellular automaton (CAFE) method was used to simulate 3D-microstructures in solidification processes. Based on this method, the 3D-microstructure of 9SMn28 free-cutting steel was simulated in solidification processes and the simulation results are consistent with the experimental ones. In addition, the effects of Gaussian distribution parameters were also studied. The simulation results show that the higher the mean undercooling, the larger the columnar dendrite zones, and the larger the maximum nucleation density, the smaller the size of grains. The larger the standard deviation, the less the number of minimum grains is. However, the uniformity degree decreases first, and then increases gradually.     

元胞自动机FI交通流模型的能耗研究

在周期边界条件下,通过引入确定(随机)减速过程中动能减少的车辆分布,研究单一交通流元胞自动机Fukui-Ishibashi模型(FI模型)的能耗问题.研究发现,FI交通流模型的能耗在最大流量处发生不连续的变化,急剧减少趋近零,其左右各存在交通能耗极大值.在最大流量处,确定(随机)减速过程中动能减少的车辆分布最小,交通能耗随着车辆最大速度的增大,车辆长度的增长和随机减速概率的增大而增加.     

考虑粒子阻碍效应的再结晶元胞自动机模型

为了更合理地仿真第二相粒子材料的再结晶过程,在单相材料再结晶元胞自动机模型中引入Zener亚晶长大阻力和小粒子钉扎晶界的元胞取向转换规则,创建了细小的第二相粒子材料的再结晶元胞自动机模型,实现了铁素体钢板的再结晶退火过程仿真.结果表明:所建模型全面考虑了变温-回复、晶粒变形储能不均、亚晶异常长大形核机制和小粒子阻碍效应的综合影响,模拟的组织演变及其动力学分析揭示了与理论和实际相符的规律:小粒子尺寸越小、数量越多,再结晶抑制效应越强,再结晶的孕育期及过程越长.     

碳酸盐岩溶孔溶洞型储层双侧向测井响应数值模拟

碳酸盐岩溶孔溶洞型储层的测井识别、有效性评价和流体性质判别等非常困难,其主要原因之一是双侧向电阻率测井的响应特征复杂。为了深入研究碳酸盐岩溶孔溶洞型储层不同储集空间特征与双侧向电阻率测井响应之间的关系,根据双侧向电阻率测井恒流式工作原理,基于有限元数值模拟技术,建立了双侧向电阻率仪器模型和碳酸盐岩地层模型,并分别对不同尺寸的溶孔型储层、圆形溶洞型和椭圆溶洞型碳酸盐岩储层的双侧向电阻率进行了模拟。结果表明：(1)有限元方法可实现双侧向测井的连续测量模拟,使用全局常微分方程可满足监督电极间的电位平衡;(2)深侧向电极系系数为0.693 m、浅侧向电极系系数为1.222 m;(3)溶孔型储层、圆球状溶洞储层、椭圆球状溶洞储层段深浅双侧向电阻率在围岩电阻率的基础上大幅度下降,但电阻率值下降程度、电阻率形态、深浅双侧向差异特征等受储层类型、溶洞尺寸的影响而差异较大。     

基于过程法构建二维数字岩心

为了定量研究岩石细观渗流特性,对岩心薄切片扫描图像进行了分析,并实现了沉积类岩石3个主要形成过程(沉积、压实和成岩作用)数字仿真的二维数字岩心重构,对结果进行了可视化处理.结果表明:在数字岩心构建过程中,参数α控制着石英胶结物沉淀的优先位置,增生指数β控制着胶结物优先增生的几何趋势,κ则控制着孔隙度下降的数量,压实因子...     

基于多元胞模型的桥梁车流合成及荷载模拟

随机车辆荷载模拟是桥梁荷载评定和性能评估的基础和关键,目前基于Monte Carlo的车流模拟较难呈现长加载跨径内车流的微观动态演化特性,而基于元胞自动机(CA)的单元胞模拟方法在加载精度方面仍需改进.单元胞模拟法中,将每个车辆用一个元胞模拟,难以体现轴重影响,限制了模拟精度的提高.在此基础上,提出了每个元胞模拟一个车轴,多个元胞模拟一辆车的多元胞自动机(MCA)模型,并利用实测车流及其荷载数据进行模型校核.研究表明:多元胞车轴模拟方法能够准确地还原车流量、车头时距、车速、车重等系列车流以及荷载参数.以1 000m虚拟加载跨径的荷载集度、支点剪力、跨中弯矩为指标,统计模拟车流和实测数据的荷载响应特性.结果显示,MCA模型的模拟结果与实际车流误差均在5%以内,相较于传统单元胞模型17%的误差,精度显著提高.     

δ－网分形指纹及其在图像匹配中的应用

将随机机制引入元胞自动机，建立了若干自组织过程的随机元胞自动机模型；编制了Ｗｉｎｄｏｗｓ环境下的通用元胞自动机程序，成功模拟了粒子扩散、沙堆崩塌、分形凝聚、晶体生长等动态过程．