蒙特卡罗模拟中三维介质辐射对称性检验

蒙特卡罗方法是数值模拟中一个很常用的计算方法,应用范围很广泛,并常常作为数值仿真算法的基准.概率模型和伪随机数发生器是蒙特卡罗法中两个很重要的组成部分,它们决定了蒙特卡罗法的正确性和计算精度.本文提出了一种比较充分的检验方法-三维介质辐射对称性检验法,它可在不同条件下对各种伪随机数程序进行无限制的检验,在更精细的层次上区分伪随机数发生器的优劣,同时还可检验概率模型的正确性.     

一种新型的混沌伪随机数发生器

针对z-logistic这类特殊的混沌映射，实现了有限位计算精度下其真实演化轨道的精确计算.将该生成轨道的二值粗粒化输出用作伪随机序列，很大程度上保留了定义在实数域上混沌随机数发生器作为理想信息源的统计特性和随机特性，使得这种伪随机数发生器优良的统计分布和密码学性能得到理论上的强力支持.此外，该伪随机数发生器的周期长度可准确预测，采用简单算法可有效排除产生短周期的弱密钥，克服了传统混沌伪随机数发生器存在弱密钥且无法简单排除的重大缺陷.理论分析和数值实验验证了这种新型混沌伪随机数发生器在周期长度、统计分布和 关键词： 混沌 伪随机数发生器 信息源     

微机上实用蒙特卡罗抽样库

描述一个实用蒙特卡罗抽样库(MCSL).它可以提供:伪随机数产生的优良算法和程序;重要分布的最佳随机抽样方法和程序;在粒子输运问题中位置、能量、方向的常用分布的抽样程序.还配有一个专门的抽样库检验系统.它在微机上运行,安装简单,使用方便,有较强的实用性和可移植性.     

一种利用CPRNG实现的混沌同步加密通信方案

提出了一种利用新型的基于混沌的伪随机数发生器(CPRNG)系统实现的数据加密通信方案.在该方案中,发、收两端的CPRNG系统将驱动系统产生的混沌序列转换为加密密钥序列,利用这些密钥序列对明文数据按字节切换交替加密. 系统的主要优点是在通信的安全性和同步性上有所改善,且便于用软件实现. 关键词： 密钥 基于混沌的伪随机数发生器 混沌同步     

基于数模混合的混沌映射实现

混沌随机序列发生器在数字实现时面临有限字长效应, 无法严格保证伪随机序列的非周期性. 构建了一类包含最少模拟器件的新数模混合系统, 分析比较了此类系统的非线性动力学行为. 利用现场可编程逻辑门阵列和RC电路实现了混沌映射, 构造了稳定的高速随机序列发生器, 可产生100 Gbit/s以上速率的随机数. 研究表明, 数模混合系统的混沌性对元件参数变化不敏感, 数模实现验证了新系统的存在性和物理上的可实现性. 系统易于集成在数字加密、保密通信和雷达波形产生等应用系统中.     

最优乘子的估计

在乘同余法中,以K素数为模,选该模的不同原根为乘子,得到称为LiG的优良伪随机数序列集发生器。用在此情况下伪随机数整体的均匀偏度为定量判据,给出以2³¹-1为模时最优乘子的估计。     

空间混沌序列的加密特性研究

提出一个基于空间混沌系统的伪随机序列发生器,对空间混沌产生的伪随机位序列进行了FIPS140-1统计性检验和相关性分析,并应用空间混沌产生的各态历经矩阵实现图像的加密解密,实验的结果表明这种基于空间混沌系统的伪随机序列产生器具有优良的随机性,巨大的密钥空间和敏感性. 关键词： 伪随机序列 空间混沌系统 图像加密     

基于混沌激光产生1 Gbit/s的随机数

利用光反馈半导体激光器产生的混沌激光作为随机数发生器的物理熵源,通过8位 ADC将熵源信息转化为二进制码,并经后续差分运算处理改善其随机性,最终获得了1 Gbit/s的随机数.所产生的随机数通过了NIST Special Publication 800-22的全部测试项. 关键词： 混沌激光 随机数发生器 半导体激光器 模数转换     

将混沌序列变换成均匀伪随机序列的普适算法

提出了一种将混沌序列变换成均匀伪随机序列的普适算法.这种算法基于计算机浮点数表示的bit位操作,不针对任何具体对象,可将任意连续或分段连续分布的实型随机变量转换成均匀分布的随机变量.理论分析表明,这种算法源于实型随机变量中普遍存在着的沿bit位以指数规律增强的均匀化趋势.任何实型的混沌序列,不论来自混沌映射系统还是混沌微分动力系统,都可以在同一个标准算法下变换成均匀分布的伪随机序列,因而是混沌伪随机数发生器标准化模块设计和硬件实现的关键技术基础. 关键词： 混沌 伪随机序列 均匀分布函数     

正态分布随机数发生器及其在模拟光传输软件中的应用

利用计算机高级语言提供的伪随机数发生器,通过“高斯筛选”和“求平均值”两种方法,开发出满足正态分布的随机数发生器。将其应用于分析大型激光装置光路稳定性的模拟软件中,成功地完成了对“神光Ⅲ原型装置四程放大器”的光路稳定性分析。     

快堆中子学计算程序NECP-SARAX的改进与验证

NECP-SARAX是西安交通大学NECP团队开发的用于快中子反应堆的中子学程序系统。为准确处理快中子反应堆中中等质量核素散射共振以及非弹性散射导致的复杂的中子慢化效应,SARAX程序最初采用连续能量的蒙特卡罗方法计算中子能谱从而获得堆芯计算使用的有效多群截面。由于蒙特卡罗程序计算效率低,且在低能量段统计偏差较大,提出采用基于点截面的超细群方法计算中子慢化能谱,避免了蒙特卡罗方法产生参数时存在的缺陷。堆芯计算采用多群中子输运,通过优化简化几何建模,改进了程序的实用性。采用多种微扰方法计算堆芯各种反应性系数,提出了基于中子输运微扰理论的虚拟密度方法以计算堆内组件变形导致的反应性变化。在进行堆芯瞬态计算时,采用了点堆和改进准静态两种方法,可用于一般快堆和快谱ADS的典型事故分析。OECD发布的一系列快堆基准题测试表明,SARAX程序在快堆计算中具有良好的精度,达到了与国外著名快堆程序相当的水平。有效增殖因子与连续能量的蒙卡计算结果相比偏差在300 pcm以内。同时,由于引入了虚拟密度理论和三维时空动力学模型,程序功能更加完善,可以更好地满足快堆工程设计的需求。     

快堆中子学计算程序NECP-SARAX的改进与验证

NECP-SARAX是西安交通大学NECP团队开发的用于快中子反应堆的中子学程序系统。为准确处理快中子反应堆中中等质量核素散射共振以及非弹性散射导致的复杂的中子慢化效应,SARAX程序最初采用连续能量的蒙特卡罗方法计算中子能谱从而获得堆芯计算使用的有效多群截面。由于蒙特卡罗程序计算效率低,且在低能量段统计偏差较大,提出采用基于点截面的超细群方法计算中子慢化能谱,避免了蒙特卡罗方法产生参数时存在的缺陷。堆芯计算采用多群中子输运,通过优化简化几何建模,改进了程序的实用性。采用多种微扰方法计算堆芯各种反应性系数,提出了基于中子输运微扰理论的虚拟密度方法以计算堆内组件变形导致的反应性变化。在进行堆芯瞬态计算时,采用了点堆和改进准静态两种方法,可用于一般快堆和快谱ADS的典型事故分析。OECD发布的一系列快堆基准题测试表明,SARAX程序在快堆计算中具有良好的精度,达到了与国外著名快堆程序相当的水平。有效增殖因子与连续能量的蒙卡计算结果相比偏差在300 pcm以内。同时,由于引入了虚拟密度理论和三维时空动力学模型,程序功能更加完善,可以更好地满足快堆工程设计的需求。     

基于光子间隙随机分布的真随机数源

提出了利用模数转换器提高真随机数源速率的方案, 该方案基于衰减脉冲激光光子间隙随机分布, 可使随机数的产生速率提高十几倍.实验中将时间幅度转换仪与16位模数转换器相结合, 产生的各比特位随机数序列顺利通过了国际通用的随机数检测程序统计测试标准, 该方案实验装置简单, 增强了系统的抗干扰能力. 关键词： 衰减式单光子源 模数转换 延时符合 随机数检测     

基于Boltzmann输运方程的SPECT系统解析建模方法

在单光子发射断层成像(SPECT)中, 为了校正劣化因素的影响, 提高图像质量, 需要对SPECT成像的物理过程进行准确建模. 本文提出了基于Boltzmann输运方程及其Neumann级数解理论的SPECT系统解析建模方法, 并采用数论高维数值积分算法对解析建模公式进行数值求解. 分别对点源、均匀圆柱体模型和NCAT模型进行SPECT投影过程计算, 将其结果与传统的Monte Carlo建模方法进行比较. 结果表明解析建模方法的计算速度和精度综合性能优于Monte Carlo建模方法, 且具有不受统计噪声影响的优点, 因而更适于进行SPECT成像过程的建模.     

蒙特卡罗方法评定峰值检波器标定不确定度北大核心CSCD

针对高功率微波(HPM)脉冲测试用峰值检波器标定不确定度评估中测量函数非显式,直接测量量与被测量间概率分布传递困难等问题,研究建立了蒙特卡罗分析方法(MCM),利用有限带宽S参数网络时域响应计算原理建立了检波器标定系统的时域仿真模型,模型包含标定系统各微波器件S参数、检波电压、监测峰值功率等直接测量量,以及微波脉冲反射、叠加及传输延迟等物理过程。根据MCM原理对模型中各直接测量量引入特定分布的随机误差,通过重复计算,获得了检波器标定曲线的不确定度及其概率分布。     

微波器件微放电阈值计算的快速单粒子蒙特卡罗方法

为了计算微波器件的微放电阈值,提出了一种快速单粒子蒙特卡罗方法.该方法对二次电子出射能量、出射角度和相位等参数进行随机处理,结合四阶龙格库塔法和Furman模型模拟了电子运动和二次电子发射系数,并以多次连续碰撞的二次电子发射系数的算数平均值作为微放电效应发生的判据.以平板传输线横电磁模式为研究对象,分别采用快速单粒子蒙特卡罗方法、统计模型、传统蒙特卡罗方法以及粒子模拟方法计算其微放电阈值和敏感区域.计算结果表明,该方法不仅具有与统计模型和粒子模拟方法相当的计算精度,而且比统计模型方法的适应性更强,比传统蒙特卡罗方法的稳定性更好,比粒子模拟方法的计算效率高几十倍以上.     

Study of methods for evaluating the probability of multiple site damage occurrences

Two methods currently available for evaluating the probability of Multiple Site Damage(MSD)occurrence were studied in this paper.One of the methods is a probabilistic analysis approach based on the statistical theory and fatigue characteristics of each structural detail,and the other is an approach which defines the initial damage scenario by means of Monte-Carlo simulation,and multiple initial crack scenarios are randomly generated.A modified method based on the Monte-Carlo simulation was proposed in this paper,in which the random fluctuation of the stress was considered to give more accurate evaluation results.In the presented method,the probability of MSD occurrence in a structural element containing multiple details was calculated based on the Monte-Carlo simulation and the p-S-N curve of a single structural detail.Fatigue tests were accomplished using specimens containing 21-similar-details to obtain the fatigue life corresponding to MSD occurrence.Tests on single-detail specimens and static calibration tests were also conducted to get the basic fatigue properties of the material and the degree of stress fluctuation.The aforementioned three methods were compared and validated via the test results.The influence of the stress random fluctuation degree on the probability of MSD occurrence and influence of the distribution types on evaluating the MSD occurrence probability were discussed.     

混沌伪随机序列的谱熵复杂性分析

为了准确分析混沌伪随机序列的结构复杂性,采用谱熵算法对Logistic映射、Gaussian映射和TD-ERCS系统产生的混沌伪随机序列复杂度进行了分析.谱熵算法具有参数少、对序列长度N(惟一参数)和伪随机进制数K鲁棒性好的特点.采用窗口滑动法分析了混沌伪随机序列的复杂度演变特性,计算了离散混沌系统不同初值和不同系统参数条件下的复杂度.研究表明,谱熵算法能有效地分析混沌伪随机序列的结构复杂度;在这三个混沌系统中,TD-ERCS系统为广域高复杂度混沌系统,复杂度性能最好;不同窗口和不同初值条件下的混沌系统复杂度在较小范围内波动.为混沌序列在信息安全中的应用提供了理论和实验依据.     

基于VHTRC的棱柱式高温气冷堆核设计程序验证北大核心CSCD

高温气冷堆是国际公认的固有安全性高的反应堆堆型。针对高温气冷堆包覆颗粒燃料引入的燃料组件的双重非均匀性以及棱柱式堆芯布置的非均匀性和强空间耦合效应,提出基于蒙特卡罗均匀化-确定论输运方法的RMC-SaraGR程序系统作为棱柱式高温气冷堆的核设计程序。基于日本棱柱式高温气冷堆临界实验装置VHTRC基准题,针对此套核设计程序系统开展了均匀化模型研究和初步验证。研究结果表明,基于蒙特卡罗均匀化方法,采用全堆模型、合适的能群结构和分区方式产生组件群常数,并经过超级等效均匀化方法进行等效均匀化修正,可以保证堆芯多群均匀计算具有较高的计算精度。     

辐射温度的数据处理方法

辐射温度是间接驱动惯性约束聚变实验中可以定量测量的重要物理量。引进了一种通过直接计算辐射通量来得到辐射温度的方法,该方法的主要优点是计算简单,避免了某些时刻不能计算辐射温度的情况。由该方法得到的辐射温度与传统方法计算结果符合较好,不确定度均为7%。通过与冲击波测量温度峰值的结果对比确认了数据处理方法的正确性。在此基础上建立了国内某大型激光装置上的新型15道软X光能谱仪的数据处理系统。