氯化钠水溶液的monte Carlo分子模拟研究

采用MonteCarlo计算机分子模拟方法,研究了氯化钠水溶液在常温和高温情况下粒子的径向分布函数和粒子间各种作用位能的热力学性质。模拟过程采用了NTV正则系综,粒子间的作用能包括离子库仑静电作用,偶极子作用以及色散作用,这些作用构成了电解质溶液的基本框架,模拟结果与微扰理论和平均球近似积分方程理论的预测值进行了比较。     

基于有限材料参数试验数据的横观各向同性板结构随机有限元分析与验证

当材性试验数据有限时,为了研究各力学参数的离散性和不确定性对结构性能计算的影响,需要对材料参数采用随机变量建模并基于概率理论构建刚度矩阵的随机模型。为此,首先将随机弹性张量分解为一组基张量和由材料参数构成的随机系数的线性组合,以考虑刚度矩阵各分量间的统计相关性;并利用最大熵原理确定由上述随机系数组成的随机向量的概率密度函数。采用基于Metropolis-Hasting算法的马尔科夫链蒙特卡罗方法用于计算与之相关的概率模型的拉格朗日乘子,并通过Matlab生成材料参数的随机样本。最后采用蒙特卡罗随机有限元法对横观各向同性材料构成的板式结构在不同荷载下的力学行为进行了数值分析。以刨花板材料为典型案例,与试验结果对比,验证了本文方法的效果和实用性。     

基于光传播Monte Carlo模拟的三维模型特征提取方法

在现代工业设计、人工智能、软件设计等领域,三维模型正展现强劲需求与活力,传统三维模型特征提取方法仅能提取模型表面特征,难以满足复杂模型特征提取需求,为提高三维模型的特征提取精度,基于光谱分析以及可见光传播特性,提出一种具有高区分度的三维模型特征提取方法。首先利用光散射系数、吸收系数、各向异性等光学特性参数,量化分析光在不同介质中透射、散射、反射概率,并确定最佳光谱模拟波段;其次采用Monte-Carlo法模拟光子束在三维模型中的传播历程,获得光子束传播轨迹的角度、距离、能量等多种统计量,计算不同统计量权重,经过统计分析后完成特征提取;然后在ESB国际通用三维模型库中,测试不同光子束数量、约束空间形状对特征提取效果影响,从而确定最佳模拟参数;最后使用多种特征提取方法与光传播模拟法进行特征提取效果比较,并采用查准率、查全率以及E测度评价指标对特征提取效果进行定量测试。实验结果表明,三维模型特征提取准确度对光传播约束空间形态较为敏感,光子传播的最佳约束空间为球体;三维特征提取效率随着光子束数量升高而降低,在保证特征提取精度的前提下,10000~25000区间是光子束模拟数量的最佳取值范围;基于光传播模拟的特征提取准确度高于小波变换、距离夹角以及D2分布方法,能够满足三维模型检索需求,更适合复杂三维模型的离线特征提取与应用。结合光谱分析与可见光传播特性的模型特征提取法拓宽了光谱分析的应用范围,能够提取出融合三维模型表面特性与内部形态的有效特征,为高精度特征提取技术研究注入新动力。     

TiCl4分子填充扶手椅型碳管的条件控制及光电性能理论研究

采用第一性原理与蒙特卡罗方法研究TiCl₄气体分子填充扶手椅型碳纳米管的吸附性能与光电性质,结果表明:扶手椅型碳纳米管对TiCl₄气体分子具有较强的物理吸附作用,研究构型的吸附能绝对值均超过0.9 eV,是TiCl₄气体分子理想的填充载体,随碳纳米管管径的增大,吸附能先增大后减小;温度升高不利于TiCl₄气体分子吸附,气体逸度增加有利于吸附,TiCl₄气体分子填充扶手椅型碳纳米管宜将温度维持在TiCl₄沸点附近,并增加气体的压力;TiCl₄的吸附对碳纳米管的电子结构进行了调控,使费米能级附近的态密度显著提高,使复合物的导电性增强,对赝能隙的大小没有明显影响,峰位仍由碳纳米管自身决定;TiCl₄的吸附对体系的光学参数影响有限,在增强复合物导电性的同时未使可见光区域吸收率、反射率、损失函数数值增大,可有效提升透明导电薄膜的性能。     

HJM模型中的波动率参数估计

应用利率互换市场数据对HJM模型中波动率参数进行有效地估计,且通过蒙特卡罗计算和正则化方法来实现.为了更有效地控制稳定性问题,本文将引入关于时间函数的正则化参数.最后,通过数值的方法来测试稳定性的问题.     

耦合不同年龄层接触模式的新冠肺炎传播模型

搜集广东省自1月23日到2月16日期间944例新冠肺炎样本信息.对确诊人群进行年龄特征分析,将人群分为儿童组(0—5岁)、青少年组(6—19岁)、中青年组(20—64岁)、老年组(65岁及以上),耦合不同年龄层的接触模式,建立离散年龄结构新冠肺炎模型,得出模型的基本再生数及最终规模.通过蒙特卡罗数值算法(MCMC)辨识模型的参数、拟合累计病例数、计算消亡时间、感染峰值及到达时间等有关生物量.研究发现中青年人群感染人数最多;相比于居家模式,社区模式下中青年人群感染峰值上升41%,峰值推迟一周到达.通过分析不同年龄层的最终规模在对应年龄层的占比,发现老年人的易感性较高,青少年的易感性相对较低.在居家模式下,若各年龄层患者能及时就诊,住院峰值将进一步减少,但住院高峰将提前一周到达.此模型可揭示个体接触行为对新冠肺炎的传播的影响,定量评价居家隔离措施的有效性.     

基于VENUS-Ⅱ基准模型的SuperMC程序验证

为了验证SuperMC软件系统对装载MOX燃料压水堆的临界计算能力，采用国际经合组织核能署(OECD/NEA)2001年发布的三维VENUS-Ⅱ国际基准模型对SuperMC3.1版本进行了测试验证。本次测试包括栅元和堆芯两个部分，分别计算了栅元无限增殖因数、重核反应率、堆芯有效增殖因数、堆芯轴向裂变反应率等关键物理参数。将SuperMC计算结果与基准模型实验测量值以及MCNP计算值作了对比。结果显示:在测试范围内，SuperMC计算值与参考值吻合得较好，表明SuperMC可应用于含MOX燃料堆芯的临界计算。     

利用N型序贯蒙特卡罗PHD滤波的多目标跟踪

针对传统跟踪算法受背景杂波与不同目标类型混淆影响较大的问题,提出了一种利用N型序贯蒙特卡罗PHD(SMC-PHD)滤波的多目标跟踪。基于随机有限集理论提出一种新的扩展概率假设密度(PHD)滤波器模型,即N型PHD滤波,从概率生成函数中导出更新的PHD;利用序贯蒙特卡罗(SMC)方法产生随机样本,结合N型PHD滤波,提出N型SMC-PHD滤波算法,以减少不同目标类型的混淆检测;利用量测驱动的SMC-PHD滤波器,通过门控方法对量测的属性进行区分,从而抑制杂波对已有目标跟踪的影响。基于MATALB仿真平台,在MOT17以及VS-PETS’2003足球视频数据集中对所提算法进行实验论证,结果表明,所提方法的平均最优子模式分配(OSPA)距离显著降低,且在高杂波、目标类型较多的情形下具有较高的可靠性。     

基于FLUKA平台的重离子治癌模拟实验

重离子治癌是指利用大型重离子加速器产生的高能带电重离子束辐照病灶来治疗恶性肿瘤的一种新型放射治疗方法.与传统的常规放射治疗方法相比,重离子束治疗癌症具有特殊的布拉格峰和高RBE优势.相关研究目前已成为放射治疗领域的前沿和热点,同时作为核科学前沿也常被引入到相关专业教学中,由于使用大型重离子加速器的实验教学很难引入高校,为了更好地展示加速器在核医学实验和临床治疗中的使用过程和效果,本文利用FLUKA软件作为操作平台,模拟了用碳离子束治疗脑部肿瘤的实验过程,并根据模拟结果调节参数,给出优化的治疗方案,使学生更深刻的掌握重离子与物质相互作用过程以及重离子治癌的基本原理.