一种新型多重积分数值计算的余项公式

研究了应用复化中矩形公式法进行多重积分数值计算的余项的一般形式,为连续模型离散化产生误差的分析提供了理论依据.     

构建地下物流系统网络

构建地下物流系统,缓解大城市拥堵已经成为了一个热点问题.主要内容包括:根据货物流量OD矩阵,以等比例方式计算了放入地下的货运收发总量为6.32万吨;综合考虑物流园区到需求点的距离和收发货运量因素,基于遗传模拟退火的聚类算法确定了4个一级节点及其服务范围,转运率分别为43%,57%,40%,66%.在每个区域,以服务半径和货运量为约束条件,共确定了24个二级节点;提出直连点和子点的概念,穷举各节点的连结方式,应用可行域的概念,在不影响转运率的前提下,调整二级节点的位置来优化轨道位置,计算得最优成本为206万元/天;提出建立中心节点的两种运输货物的方式以及网络连通度和网络容量等评价指标,分析了轨道的抗干扰能力;根据合理假设提出了网络建设顺序的优先原则,依据30年后整个地下网络的负载,给出了轨道可能的建设顺序.     

大气边界层模式中随机参数的反演与不确定性分析

在大气边界层气象中湍流黏性系数是一个很重要的参数,通过直接观测往往无法得到其准确值,仅能通过间接观测获得大致范围.本文选用随机广义Ekman动力近似模式中的湍流黏性系数进行反演研究与不确定性分析.首先利用风速观测数据,并采用基于混沌多项式的集合Kalman滤波方法对系数进行反演,降低其不确定性,缩小可能取值的范围,该方法的核心思想是将集合Kalman滤波方法中求解模式不确定性传播的方法由蒙特卡罗法改为混沌多项式展开,从而避免大规模采样带来的计算资源耗费.然后进行数值实验,结果表明该方法能够有效且快速地求解出湍流黏性的后验概率分布,从而达到降低系数不确定性的目的.根据系数的先验分布计算出风速的先验分布,从而找到风速不确定性大的区域,且揭示了在不确定性大的区域内的观测数据进行系数反演可得到十分明显的效果,这对于观测点位置的选择提供了重要的指导.     

Variational regularization method of solving the Cauchy problem for Laplace＇s equation： Innovation of the Grad-Shafranov （GS） reconstruction

The simplified linear model of Grad-Shafranov （GS） reconstruction can be reformulated into an inverse boundary value problem of Laplace＇s equation. Therefore, in this paper we focus on the method of solving the inverse boundary value problem of Laplace＇s equation. In the first place, the variational regularization method is used to deal with the ill- posedness of the Cauchy problem for Laplace＇s equation. Then, the ＇L-Curve＇ principle is suggested to be adopted in choosing the optimal regularization parameter. Finally, a numerical experiment is implemented with a section of Neumann and Dirichlet boundary conditions with observation errors. The results well converge to the exact solution of the problem, which proves the efficiency and robustness of the proposed method. When the order of observation error δ is 10-1, the order of the approximate result error can reach 10-3.     

卫星高度计资料反演潮汐调和常数研究与应用

海洋潮汐是海洋科学研究中的经典问题,其研究对于军事,交通,环境,经济等都有着重要作用.主要内容包括:选择时间序列长于2.97年的高度计数据,使用带约束的最小二乘法求解潮汐调和常数;分别使用上升轨道和下降轨道,验潮站与邻近星下点进行对比,分析了K1潮的误差;将卫星星下点轨迹划分为2条轨道,对比了傅里叶级数和多项式级数拟合正压潮的方法,确定6阶傅里叶级数拟合和9阶多项式拟合将得到最优的绝均差;使用局部加权回归方法(LOWESS),并采取鲁棒优化策略,对各主要分潮调和常数进行插值,确定参与回归个数为25%时均方根误差最小;将插值后的潮汐调和常数与验潮站进行对比,结果表明,傅里叶级数拟合方法可与91个测站进行匹配,而多项式拟合仅能和38个验潮站进行匹配;根据两种插值方法求解的潮汐调和常数,绘制了K1潮的同潮图.     

磁偶极子阵列模型的适用性研究与优化分析

随着我国水下探测、通信技术的发展,传统的磁性测量模型已无法满足高精度、高效率建模的需要.本文从舰船磁场积分模型出发,综合分析模型离散化为磁偶极子阵列模型产生的复化中矩形,以及Gauss-Legendre积分余项分析过程引起的离散误差、算法误差,模型简化产生的拟合误差、模型误差等,对模型适用性条件进行分析;同时,以建模精度和计算复杂度为目标构造多目标优化函数,通过NSGA-Ⅱ算法对多目标函数进行求解,得到使精度、复杂度较为均衡的最优解集,提出了不同精度、复杂度需求下的选择规则.为了保证结果的有效性,在舰船磁场混合模型的基础上利用数值实验对模型进行验证,充分考虑模型拟合误差,通过对磁性均匀、磁性不均匀潜艇的仿真分析得到模型达到适用范围时距离与磁偶极子数目的相关关系;在保证模型适用的条件下,基于NSGA-Ⅱ算法的多目标优化过程所得结果运算效率、精度高,具有很好的工程应用价值.