三维爆炸与冲击问题的大规模高性能计算研究

爆炸与冲击问题常常涉及到材料的大变形、多种物质交界面处理及各种强间断的处理,对此类问题采用Euler方法具有显著的优势．对于Euler方法的并行计算,由于在扰动未到达之前某些网格的物理量是不发生变化的,采用固定分区方法并行策略容易出现负载不均衡,且计算效率不高．为解决这一问题,采用动态并行策略,即计算域随着扰动传播而扩充,并采用国际上通用的MPI并行模式设计出相应的动态并行程序．从程序测试结果来看,动态并行程序结果与原有并行程序结果一致,且与实际情况也是一致的．     

近红外光谱的结球甘蓝可溶性糖含量测定

结球甘蓝是一种富含碳水化合物的常见蔬菜,可溶性糖含量是决定其品质的重要参数。可溶性糖易溶于水,是蔬菜和水果口味的有效调节剂。作为碳水化合物,可溶性糖由三种元素C,H和O组成,其分子吸收光谱主要由被检测材料的分子中C-H,O-H和CO等基团的组合频率吸收和倍频吸收组成,包含丰富的有机物信息。因此,采用近红外光谱和化学计量学方法,探索结球甘蓝可溶性糖含量的快速检测方法。用德国布鲁克公司的MATRIX-Ⅰ型傅里叶变换近红外光谱仪采集161份结球甘蓝样本光谱数据。波数范围：12 800～4 000 cm-1(780～2 500 nm)。蒽酮比色法测量样本的可溶性糖。综合应用马氏距离法(MD)和蒙特卡洛交叉验证法(MCCV)剔除异常样本,采用Kennard-Stone(K-S)法将样本按照给定比例划分为校正集和验证集。分别使用Savitzky-Golay卷积平滑(S-G),一阶导数(FD),二阶导数(SD),多元散射校正(MSC)和变量标准化(SNV)及它们的组合共12种方法对样本进行光谱预处理,获得最佳预处理方法,提高光谱数据的信噪比。采用竞争性自适应重加权采样法(CARS)筛选偏最小二乘回归(PLS)模型中回归系数绝对值大的波数点,去掉回归系数绝对值小的波数点,以有效选择与所测特性值相关的最优波数组合,获得具有良好鲁棒性和强预测能力的校正模型。使用模型决定系数R2、交互验证均方根误差(RMSECV)、预测均方根误差(RMSEP)作为模型精度评价指标。根据蒙特卡洛交叉验证法和马氏距离剔除异常样本的原理,共剔除10个光谱或者化学值异常的样本。最终参与建模分析的样本个数为151。异常样本剔除后,通过K-S法将样本按照3∶1被分成校正集(110个样本)和验证集(41个样本)。使用原始光谱数据,预处理后的光谱数据和对应于优选波数的光谱数据,建立PLS模型。结果表明,利用MSC+FD光谱预处理可以提高建模精度,校正集R2从处理前的0.68增长到0.93,MSC+FD是本研究中理想的光谱数据预处理方法。利用CARS法共优选了84个建模波数。在12 000~10 000 cm-1波数区域内,有O-H键2级和C-H键3级倍频伸缩振动吸收,此区域主要的背景信息为水和其他含氢基团,在此区域内共包含了36个选定的波数。在8 500~6 000 cm-1区域,存在糖类和水的O-H键的1级倍频伸缩振动吸收,葡萄糖的O-H键的1级倍频伸缩振动吸收,该区域是包含反映可溶性糖成分的主要光谱区间,背景影响较小,CARS方法在此区域共选择了15个建模波数。5 800~4 000 cm-1区域与12 000~10 000 cm-1区域相似,包含的选定波数多,CARS方法在此区域选择了33个建模波数。利用CARS对参与建模的波数进行优选,减少了无关信息,降低了模型的复杂度,选择的波数不但引入了表征待测组分的光谱,同时还引入了代表背景信息的光谱,使得校正模型适应性增强。建立了结球甘蓝可溶性糖的全谱PLS模型,根据CARS波数优选结果,建立了结球甘蓝可溶性糖的CARS-PLS模型。对于全谱PLS定量模型,校正集的决定系数R2为0.93,RMSECV为0.157 2%,RMSEP为0.132 8%。对于CARS-PLS模型,校正集的决定系数R2为0.96,RMSECV为0.076 8%,RMSEP为0.059 4%。数据表明,两种模型具有相当的R2,但CARS-PLS模型的RMSECV是全谱PLS模型的1/2。RMSEP也接近1/2,CARS-PLS模型比全谱PLS定量模型所用建模变量少,模型得到简化,精度更优。用CARS-PLS模型对验证集41个样本进行预测,预测集决定系数R2为0.86,预测标准误差为0.059 4%。提供了一种工作效率较高的结球甘蓝质量无损检测方法。     

淡水湖泊藻类模型分析

利用非经典生物操纵法建立了鱼直接捕食藻类的模型.气候变化导致的温室效应越来越突出,鱼及藻类的生长对磷的消耗率等因素都与湖水温度有关,模型中考虑了温度的影响.分析了边界平衡点、正平衡点的存在性以及稳定性.得到了藻类和鱼灭绝的阈值,讨论了生态学意义.     

二阶线性矩阵微分系统振动的变分准则

讨论了二阶线性矩阵微分系统(P(t)Y′(t))′+Q(t)Y(t)=0,t≥t0的振动性,其中P(t),Q(t)和Y(t)是n×n实连续矩阵函数, P(t)和Q(t)是对称的,且P(t)是正定的(t≥t0).采用变分方法,得到了该系统振动的向量形式的新准则,并举例进行了验证.     

层合梁弯曲正应力的测试与计算

运用电测技术对双金属层合梁的弯曲正应力进行了测试, 并且基于层合梁弯曲的 Timoshenko理论, 计算了均布载荷作用下简支层合梁的弯曲正应力. 通过对结果的比较, 弯曲 正应力的实测值、理论分析值和有限元计算三者结果较为接近, 相互佐证了本文实验方法与 理论分析的正确性. 本文的实验方法和理论分析可以直接引入材料力学的课程教学中, 可作为对传统的弹性梁纯 弯曲实验的扩展和弯曲正应力公式推导的延伸. 有利于加深学生对中性轴和复合材料概念的 理解, 是针对材料力学难点进行教学科研的有益尝试.     

一种基于百度指数的城市日游客规模预测方法

百度指数数据为预测游客规模提供了新思路。以杭州市为例，首先研究新浪微博签到数据与统计年鉴中实际游客量的关系，用新浪微博签到人数模拟实际旅游人数，建立杭州市日游客规模自回归移动平均（auto regressive moving average,ARMA）模型，并进行预测；然后结合计量经济学中的协整检验和格兰杰因果关系检验，分析百度指数与微博签到人数之间的关系，利用百度指数空间分布特征及主成分分析后提取的3个解释变量构建向量自回归（vector auto regression,VAR）模型；最后比较了2个模型的预测精度。结果显示，百度指数存在地理空间属性，且与新浪微博签到人数互为格兰杰因果关系，存在1~23 d的滞后期。此外，相比ARMA模型，考虑了百度指数地理属性的VAR模型在样本期内的预测精度提高了13.1%，在样本期外的预测精度提高了27.9%。研究表明，百度指数的时间和空间属性对游客规模预测有重要意义和价值。     

Rayleigh分布中参数估计的损失函数和风险函数的Bayes推断

给出共轭先验分布下,Rayleigh分布中参数估计的损失函数和风险函数的Bayes估计及其为保守估计的一般条件,说明了条件的合理性,并利用中国按行业分城镇单位就业人员平均工资(2009)做实证分析来阐明结论.     

空间直线方程一题多解的探析

探讨空间解析几何中一道求解直线方程习题的七种解法,利用一题多解来培养学生的发散思维和创新精神,从而提高学生分析问题和解决问题的能力.     

岩心显微拉曼光谱成像方法的研究

虽然用激光拉曼光谱显微探针研究岩心中碳质物的工作已有很大进展,但是通常对诸如岩心等样品物性的光谱学(红外、拉曼和荧光等)微探针实验研究多是局限于对经过复杂处理分离出的微小样品或样品中个别点得到的结果,缺乏对复杂样品各组分(或基团)的空间分布及其相互关系的研究。近年来新发展起来的光谱成像分析系统将光谱技术与成像技术有机地结合起来融为一体,可在光谱和空间两个方面对目标样品进行分析和识别,但是用拉曼显微成像光谱研究岩心的工作则少有报道。文章报道了应用“串行-成像”(series-or indirect-imaging,Mapping)和“并行-成像”(parallel-or direct-imaging, Imaging)两种方式对含油岩心进行了显微拉曼光谱成像的研究。从光谱分辨率和空间分辨率以及工作效率等方面对两种方式所得试验结果进行了比较和评估。     

具有幂率速度移动表面边界层问题解析近似解

利用微分方程相似变换,摄动渐进展开和Padé逼近方法对幂率速度移动表面边界层问题进行了研究,得到了问题的解析近似解,对相应的流动特性进行了探讨.