电离层层析成像及数值模拟

利用正则化反演法,对电离层层析成像技术进行了数值模拟.模拟结果表明,正则化反演法能够准确反演出电离层赤道异常的电子密度分布.对正则化反演误差的原因进行了分析,定义了代表重建结果精度的参数并研究其随信号数量的变化,结果显示造成反演误差的主要原因是信息量不足,在提供充足的数据条件下,正则化反演法能够得到很高精度的重建结果.数值模拟实验进一步证明了电离层层析技术在反演电离层电子密度分布中有很大的应用价值.     

2000年7月磁暴期间120°E附近低纬电离层响应

2000年7月15～16日发生了一次特大地磁暴, 其Dst最小值达到-300 nT. 利用东亚中坜、武汉、Kokubunji和Anyang等电离层台站的数字测高仪数据, 分析了此次磁暴期间120°E附近地磁低纬地区的电离层响应. 总体来看, 2000年7月16日f_oF₂为负相暴, 并出现了G现象; 2000年7月17日起为正相暴特征, 且持续时间很长. 赤道异常2000年7月16日很弱, 但7月17日却非常强, 且持续到子夜后. 低纬电离层出现了夜间增强现象. 7月磁暴低纬电离层另一特征是在武汉和Kokubunji两地区间暴变分量日变化存在一个分界, 分界南北的日变化等明显不同. 分析认为, 7月16日负相暴和G现象很可能由磁暴引起中性成分的改变, 特别是[O₂]/[O]和[N₂]/[O]增加导致. 热层暴时环流及由此引起的中性成分改变可解释7月16日赤道异常很弱. 7月17日的正相暴和非常强的赤道异常, 标示着存在很强的喷泉效应, 但此期间中坜等峰高相对暴前变化不大, 可见非常强的赤道异常不是由暴变东西向电场引起. 持续正相暴和f_oF₂夜间增强表明与暴相关的动力学、电动力学过程在起作用.     

大涡旋的分类和模式理论的封闭*

本文依据前文[1]大小涡旋分开考虑的湍流模式,对局部产生的湍流大涡旋引进了新的几率分布,由此引入了一种新的平均过程和平均值.通过这种平均,我们就可以把局部产生的湍流大涡旋和外来的湍流大涡旋进行严格的区分.然后,再引进适当的辅助条件和根据外来干扰的实际情况确定了外来大涡旋的耗散尺度l_N,使得湍流脉动二阶矩的方程组封闭,同时对前文[1]中的一些扩散系数进行了适当的修改.最后,得到了一个封闭的、能够数值求解的方程组.     

电离层电场电流半球模式——Ⅰ.理论分析

从定常态电离层电荷守恒方程和欧姆定律出发,导出了适用于整个半球、同时包含中性风和场向电流这种效应的电离层电场、电流基本方程组.在电离层积分电导率和中性风已知的条件下。建立了两类定解问题,并给出了数值求解方案.     

多模式广义失效率概率计算的数值模拟法及其工程应用

提出了安全与失效状态含有模糊信息时,广义失效概率计算的数值模拟,及相应的方差估算,并提出了对应的数值积分方法。当状态变量服从于正态分布,且其对模糊安全域的隶属函数为正态型时,单个模式的广义失效概率具有精确解。首先利用这种特殊情况检验了所提数值模拟的精度,结果表明对于数值模拟法,随抽样次数的增加,估计值逐渐收敛于真实值。然后利用扩展原理和概率定理,提出两个以上失效模式数广义失效概率的数值模拟计算方法     

应用谱理论研究压力脉动的湍流模式

本文应用谱分析理论研究了剪切湍流场中的压力脉动,包括功率谱、均方值等.通过对压力脉动Possion方程的Fourier变换,首先将压力脉动谱表示成速度脉动谱的形式.利用Navier-Stokes方程的形式解及准正态分布假设,可以进一步将压力脉动功率谱表达式中所包含的速度脉动的三阶相关与四阶相关表示成速度脉动的二阶相关（功率谱）.最后,引入高雷诺数流的速度脉动功率谱模型,导出了由湍动e₀,耗散ε,雷诺应力-iu_j>及时均速度梯度表示的压力脉动均方值的湍流模式,并同现有数据进行了比较.     

覆冰输电线路脱冰跳跃高度理论算法

建立连续档线路脱冰理论分析简化模型,基于导线脱冰跳跃过程中的能量关系、应力弧垂关系、变形关系和平衡关系,给出求解导线最大脱冰跳跃高度的理论计算方法.利用算例与数值模拟方法和Morgan理论算法进行比较,验证了方法的正确性.进而针对典型输电线路的脱冰跳跃问题,利用获得的理论算法、数值模拟方法与现行输电线路设计规程中的脱冰跳跃高度计算公式的计算结果进行比较分析,讨论了该理论算法的实用性.采用所获得的冰跳高度理论算法,可在冰区输电线路的设计中快速确定导线冰跳时的绝缘间隙.     

基于分形理论的股票时序数据离群模式挖掘研究

针对股票时间序列的特点，从离群点对股票时序数据有序性的影响角度出发，在界定分形离群点含义的基础上，利用分形理论将离群模式挖掘理解为一个优化分割问题。采用推广G—P（Grassberger-Procaccia）算法计算股票时间序列数据集的多重分形广义维数，并利用贪婪算法的思想设计了FT-Greedy算法来求解基于分形理论的时间序列离群模式挖掘优化问题的解集。实验证明，该方法能有效地解决股票时间序列离群模式挖掘问题。     

光化-动力耦合重力波模式及其应用——Ⅰ. 模式的建立

利用数值模拟的方法研究了大气重力内波传播的扰动对中间层上部和低热层大气化学成分分布的影响. 着重探讨非线性、可压缩的二维光化-动力耦合重力波模式的建立、计算方法以及模式正确性分析. 该模式考虑了光化学反应产生的非绝热效应以及重力波对大气化学反应和对化学成分输运的影响. 模式在水平方向利用拟谱方法,对垂直方向和时间采用有限差分方法, 并利用FICE方法对模式求解. 对小振幅波动的模拟结果与线性重力波理论结果符合得很好, 证明了该模式算法的正确性, 它表明拟谱法和有限差分法相结合是大气重力波模拟研究的有效的、并且计算量较小的方法之一.     

光纤非线性传输的电磁理论及其数值模拟

本文从Maxwell方程导出了光纤非线性传输方程的一般完整表示,给出了考虑损耗与高阶色散下的孤子能量与动量方程,从其出发得到了小损耗一般解析解,对各种因素对光纤孤子传输的影响进行了数值研究,得到了一些新的重要结果。     

一类二阶有理差分方程的稳定性及计算机模拟

研究如下形式的非线性二阶有理差分方程y(n+1)=(a+y_n)/(β+y_(n-1))+(y_n)/{y_(n-1)},通过对不同的参数α和β的各种取值情况的详细分析和研究,得到了上述方程正解的稳定性的完整结论.最后,通过计算机编程模拟计算了几个数值试验例子,模拟计算结果进一步支持了结论.     

抛物化稳定性方程在可压缩边界层中应用的检验

用抛物化稳定性方程（PSE）,研究了可压缩边界层中扰动的演化,并与由直接数值模拟（DNS）所得进行比较．目的在检验PSE方法用于研究可压缩边界层中扰动演化的可靠性．结果显示,无论是亚音速还是超音速边界层,由PSE方法和由DNS方法所得结果都基本一致,而温度比速度吻合得更好．对超音速边界层,还计算了小扰动的中性曲线．与线性稳定性理论（LST）的结果相比,二者的关系和不可压边界层的情况相似．     

多模式广义失效概率计算的数值模拟法及其工程应用

提出了安全与失效状态含有模糊信息时,广义失效概率计算的数值模拟,及相应的方差估算,并提出了对应的数值积分方法．当状态变量服从正态分布,且其对模糊安全域的隶属函数为正态型时,单个模式的广义失效概率具有精确解．首先利用这种特殊情况检验了所提数值模拟的精度,结果表明对于数值模拟法,随抽样次数的增加,估计值逐渐收敛于真实值．然后利用扩展原理和概率定理,提出两个及两个以上失效模式数广义失效概率的数值模拟计算方法以及相应的数值积分方法．对于工程结构问题,一般在删除次要失效模式之后,主要失效模式的数目不会太多,因此用该数值模拟与数值积分法可以得到精度较高的解．工程算例结果证明了此结论．另外还对所提的两种方法的适用范围做了讨论．     

颗粒增强复合材料的几何模型数值模拟方法研究

为了在细观层次上模拟混凝土和土石混合体等颗粒增强复合材料,假设颗粒为凸多面体.首先研究由随机八面体随机变形得到任意凸多面体及其参数方程的方法,然后研究凸多面体内部与外部的判定条件、点到多面体的距离和两多面体之间距离的计算方法,从而得到了一个生成具有大量多面体随机分布区域的方法.为了提高模拟区域中多面体的含量,还给出了下降算法.实验表明:可以按二级配生成多面体含量达35%（体积比）的模拟区域,为从细观层次研究混凝土、土石混合体等颗粒增强复合材料,提供了创建几何模型的方法.     

分数阶微分方程的理论和数值方法研究

分数阶偏微分方程的研究有很长的历史,并在最近十多年得到快速发展.相比极为有限的理论成果,数值方法的研究成果已经相当丰富,几个国际研究团队对此作出了贡献.本文旨在对分数阶微分方程的理论与数值方法研究成果做个简要的评价,聚焦总结评述与高阶方法发展密切相关的研究.主要内容为讨论最基本的三类方程:时间分数阶扩散方程、空间分数阶扩散方程、以及时空分数阶扩散方程的理论进展和数值方法研究在最近十年取得的结果.我们还有针对性地选择一些算例,用以说明几个重要方法的精度和有效性.     

随机模拟型综合评价模式及其求解算法

针对类似于“球队实力”比较的评价问题,通常很难以一次的比赛给出绝对的评价结论,提出了随机模拟型的综合评价模式。即通过参数设置的方式,可将传统评价模式转化为随机模式,求解得到方案之间优劣关系比较的可能性排序结论。可能性排序结论是对绝对形式评价结论的拓展。首先,对随机模拟型评价模式进行了介绍;然后,分析了传统评价方法向随机模拟型评价模式转化的一般思路;在此基础上,基于“在提升排序链出现的可能性基础上,进一步保证排序链的稳定性”的规则,给出了求解可能性排序结论的两种方法。最后,通过算例对随机模拟型评价模式的应用进行了说明,并将其与绝对形式评价结论进行了比较。该评价模式是对传统评价模式的拓展,可进一步拓宽综合评价理论的实际应用范围。     

关于湍流理论中的不封闭性的讨论*

有一种观点认为湍流的不封闭性是由于N-S方程的非线性,这是一似是而非的错误说法。因为工程上要求的量并不仅仅限于湍流的平均速度和平均压力,即使方程式是线性的,也无法把工程上要求的这些量逐个求出来。本文论证了湍流的不封闭性来源于目前的湍流理论中缺少了一个与实际情况符合的有关分布函数,并且进一步说明了湍流模式理论的局限性和用N-S方程直接计算机模拟亦是相当困难的原因。     

变异理论下解题思维模式的探究及应用

变异理论作为一种重要的教育理论,在国内外数学教学中应用广泛.本文尝试用变异理论指导函数构造解题,探究该理论下解题的思维模式并选取一道典型的高考题进行应用.1变异理论变异理论(Variation Theory)是由瑞典哥德堡大学马飞龙教授所创立的一种学习理论.其基本观点是:学习是培养学生对事物看法的一种方式,对事物本质特征的鉴别区分以及对这些特征的同时关注,是建立这种方式的基础,而对本质特征的辨别依靠这个特征在某一维度上的变化.变异理论是对传统迁移理论的超越,该理论强调对于学习内容的共同性和差异性的研究,确定关键属性,通过“审辨”和“变异”促进学生学习.     

算子值加权模式在Banach空间的实现理论

本文处理能在Ｂａｎａｃｈ空间中实现的线性连续时间系统．这里，输入、输出和状态空间都是无穷维Ｂａｎａｃｈ空间．我们证明：加权模式有Ｂａｎａｃｈ空间实现的充要条件是它强连续且为指数阶．对状态算子是解析半群的无穷小生成元的情况，得到了Ｂａｎａｃｈ空间实现的存在性定理．所有定理都是在时间域中给出的．     

基于后悔理论的拼车决策问题研究

本文针对瓶颈路段,研究了出行者在单独驾车和拼车这两种出行模式下的早高峰出行行为。首先根据瓶颈模型的均衡条件,分别推导了收费和不收费机制下单独出行和拼车出行的出行时间及广义出行成本。为进一步研究出行者的出行方式选择,本文建立了基于后悔理论的随机Logit模型,并提出了相应的迭代平均算法。研究表明,在不收费机制下单独驾车和拼车出行者混合出发,而最优收费机制则实现了交通流的分离,其中拼车出行者在瓶颈的高峰时段出行而单独驾车者在瓶颈的颈部出行。算例结果表明,后悔厌恶水平是影响出行者出行方式选择行为的重要参数,其中,选择最低成本的出行者随着后悔厌恶水平的增加而增加。