两种气液两相流模型的应用和比较

本文应用MUSIG模型[1]和均一直径模型对某溶液堆台架模型堆芯内气液流动传热进行了数值模拟.在MUSIG模型中堆芯内离散相气泡被分为5组不同直径的气泡,用于分析堆芯内气泡的流动变化和大小分布,采用Luo and Svendsen[2]和Prince and Blanch[3]模型描述不同直径气泡组间的破裂和聚合.在均一直径模型中,堆芯内的气体被考虑为同一直径的组分,并且不考虑其破裂与聚合现象.计算得到采用两个模型的模拟结果并且对其进行了对比研究.结果显示应用MUSIG模型的计算结果与台架实验结果吻合更好.     

基于无导数优化方法的数值模式误差估计

初始场误差和模式误差是制约数值预报准确率的两个关键因素,本文主要考虑利用历史观测资料实现时空演变的模式误差的估计问题.通过把模式误差综合考虑成为准确模式中的未知项,把历史资料看作是带有未知项的准确模式的特解,构造了求解时空演变的模式误差项的反问题及其最优控制问题.给出了一个解决最优控制问题的无导数优化方法,该方法的优点是不需要建立原数值模式的切线性模式与伴随模式,它只需在增加一个外强迫项的基础上运行原数值模式即可实现模式误差项的最优估计.关于Burgers方程的算例表明,无论模式的初始状态是否准确已知,无导数优化方法都能有效解决时空演变的模式误差的最优估计问题,它为实际业务模式利用历史数据提取模式误差信息并显著地改进预报效果提供了一种方便可行的数值方法与理论依据.     

一种实用型粗糙面六参数双向反射分布函数模型

通过对五参数半经验双向反射分布函数(BRDF)模型进行修改,并吸收其它模型的优点,提出了一个六参数BRDF模型,该模型形式更简单,拟合效果更好,并且模型满足了能量守恒和互易性,使该模型更趋于实用化。利用模拟退火算法对多种不同样片的BRDF进行了拟合建模,获得了相应模型的参数值和偏差,结果证明了该模型的正确性,尤其适合对散射特性较弱样片BRDF的拟合建模。对于散射特性较弱的样片,与常用的五参数模型进行了比较,该模型的漫反射部分拟合效果更好,总体精度还略有提高。最后,为了更直观地表示目标样片的BRDF,分别给出了各个角度BRDF的三维拟合图。     

结合人工神经网络的翅片管式冷凝器快速仿真模型

为了提高翅片管式冷凝器仿真精度和计算速度，提出了含基本数学模型与两个神经网络的复合冷凝器模型．基本数学模型采用分区集中参数模型，简化用神经网络用以反映分区集中参数模型与分布参数模型间的非线性关系，精度改进用神经网络通过分析比较模型与实验值的差别，提高复合模型的精度．实际应用表明，复合模型的计算速度比分布参数     

Fractional differential models for anomalous diffusion

In this study, we investigate three kinds of fractional differential models (distributed-order model, variable-order model and random-order model) for characterization of anomalous diffusion. The characteristics, physical advantages and potential applications of each model are highlighted. The numerical simulations also validate our analytical and comparison results. Furthermore, a generalized distributed-variable-order model and a more generalized distributed-variable-random-order model are proposed to combine the advantages of distributed-order model, variable-order model and random-order model.     

基于MC-UVE、GA算法及因子分析对葡萄酒酒精度近红外定量模型的优化研究

对葡萄酒酒精度偏最小二乘（Partial least squares,PLS）回归模型进行优化研究。使用近红外光谱仪采集葡萄酒样本的光谱数据,用于建立酒精度定量模型,实现在线快速检测。通过蒙特卡罗无信息变量消除（Monte Carlo uninformative variable elimination,MC-UVE）和遗传算法（Genetic algorithm,GA）进行变量选择,基于被选择的变量分别进行PLS和因子分析（Factor analysis,FA）,建立回归模型。结果表明,MC-UVE-GA-FAR模型预测集相关系数（R²）为0.946,预测均方根误差（Root mean square error of prediction,RMSEP）为0.215,效果优于MC-UVE-GA-PLS模型。与基于全范围光谱所建PLS回归模型相比,模型效果有所提升,而且模型所选变量个数仅为6,极大地简化了模型。MC-UVE和GA算法与FA分析结合可以实现模型的优化。     

Portfolio Optimization with a Mean–Absolute Deviation–Entropy Multi-Objective Model

Investors wish to obtain the best trade-off between the return and risk. In portfolio optimization, the mean-absolute deviation model has been used to achieve the target rate of return and minimize the risk. However, the maximization of entropy is not considered in the mean-absolute deviation model according to past studies. In fact, higher entropy values give higher portfolio diversifications, which can reduce portfolio risk. Therefore, this paper aims to propose a multi-objective optimization model, namely a mean-absolute deviation-entropy model for portfolio optimization by incorporating the maximization of entropy. In addition, the proposed model incorporates the optimal value of each objective function using a goal-programming approach. The objective functions of the proposed model are to maximize the mean return, minimize the absolute deviation and maximize the entropy of the portfolio. The proposed model is illustrated using returns of stocks of the Dow Jones Industrial Average that are listed in the New York Stock Exchange. This study will be of significant impact to investors because the results show that the proposed model outperforms the mean-absolute deviation model and the naive diversification strategy by giving higher a performance ratio. Furthermore, the proposed model generates higher portfolio mean returns than the MAD model and the naive diversification strategy. Investors will be able to generate a well-diversified portfolio in order to minimize unsystematic risk with the proposed model.     

Hadron Mass and the Properties of Nuclear Matter in the Quark Bag Models

The MIT bag model, chiral bag model and cloudy bag model are revisited. A typical work on the hadron mass calculation by chiral bag model and cloudy bag model is shown in more details with the quark-quark-pi vertex correction and quark self-energy being emphasized. More details are given to review the quark-meson coupling model and its application in nuclear matter. We put forth the Lagrangian of the quark-meson coupling model and studied the possibility of using the model to calculate the hadron mass.     

用于脉冲等离子体推力器烧蚀过程仿真的新型机电模型

用于脉冲等离子体推力器(PPT)工作过程仿真的一维机电模型, 具有模型简单、计算周期短等优点, 在PPT设计过程中得到了广泛应用. 本文针对机电模型假设工质烧蚀质量为常数和不考虑烧蚀过程这一局限, 提出了一种采用Teflon一维烧蚀模型计算工质烧蚀质量的改进模型, 并以LES-6 PPT为研究对象进行了仿真. 通过与LES-6 PPT实验数据进行对比, 仿真结果与实验数据符合, 充分验证了模型的可靠性. 此模型能够对Teflon工质在PPT工作过程中的温度变化和烧蚀过程进行仿真, 弥补了机电模型忽略烧蚀过程对仿真结果所造成的影响, 同时, 此模型依然保持了机电模型简单易于实现的优点, 对于脉冲等离子体推力器的设计具有重要意义. 关键词： 脉冲等离子体推力器 机电模型 烧蚀模型 数值仿真     

化学反应机理对激波与可燃氢气泡相互作用影响的数值研究

通过含化学源项的Navier-Stokes方程对激波与可燃界面相互作用（RSBI）进行数值研究,讨论三种氢氧化学反应机理对点火过程、燃烧效率和面积压缩率等物理化学特征的影响.三种化学反应分别为：Evans-Schexnayder反应模型（ES模型）,Jachimowski反应模型（J模型）及Ó Conaire反应模型（Ó模型）.研究表明：ES模型下的气泡点火延迟时间最大,平衡温度最低且点火位置异于J模型和Ó模型.采用无量纲面积来表征激波和燃烧作用气泡的形变特征,结果表明：燃烧释热阶段的气泡面积对化学反应模型的选择非常敏感,其中J模型的面积膨胀率最高.然而对于模拟长期发展的RSBI流场燃烧效率,不同化学反应模型之间的差异相对缩小.由于ES模型难以准确捕捉点火位置,J模型和Ó模型更适合模拟RSBI这类复杂流动的点火现象及燃烧流动耦合过程.     

边界层转捩区声辐射的预报方法研究

对Lighthill剪切应力脉动模型和Liepmann位移厚度脉动模型进行了讨论,在此基础上,本文提出利用Krane偶极子声源模型对Liepmann单极子声源模型进行改进。数值计算结果表明:作为偶极子声源的Lighthill理论剪切应力脉动模型,预报的噪声级偏低;而作为单极子声源的Liepmann模型,预报的噪声级又偏高;本文提出的两种改进模型预报的噪声级则与Lauchle实验值的一致性较好。     

A modified NaSch model with density-dependent randomization for traffic flow

Based on the Nagel-Schreckenberg (NaSch) model of traffic flow, a modified cellular automaton (CA) traffic model with the density-dependent randomization (abbreviated as the DDR model) is proposed to simulate traffic flow. The fundamental diagram obtained by simulation shows the ability of this modified NaSch model to capture the essential features of traffic flow, e.g., synchronized flow, metastable state, hysteresis and phase separation at higher densities. Comparisons are made between this DDR model and the NaSch model, also between this DDR model and the VDR model. And the underlying mechanism is analyzed. All these results indicate that the presented model is reasonable and more realistic.     

可见-近红外光谱的模型转移分类方法

基于光谱技术建立的多元校正模型通常条件下只适用于同一台仪器、相同的测试条件及同批次或同类别的样品。在仪器、测试环境、样品发生变化后,已建光谱模型不再适配,需要进行模型转移。模型转移是限制光谱技术推广应用的关键技术瓶颈,模型转移是否成功直接影响到可见-近红外光谱技术的推广应用,为此,综述了其研究现状,并探讨了其未来发展方向。首先,将模型转移问题分成了两类：第一类是相同样品在不同仪器或不同测试环境（不同温度/不同湿度）等条件下产生的模型不适配问题;第二类是不同批次、不同物理形态、不同种类间产生的模型不适配问题。这两类问题性质不同,解决第一类模型转移,能够保证同源样品的准确性和稳定性;解决第二类,能够实现光谱模型在不同样品间的自动传递和匹配应用。然后,梳理了常用的模型转移算法并进行了分类,包括模型更新、基于光谱校正算法、基于结果校正算法等,并列举了每个类别的模型转移算法的应用。模型更新是一种重新计算模型系数最直接的方法,通过扩展和调整模型来满足新的变化;基于光谱校正算法是通过算法计算转移矩阵,实现对光谱的校正;基于结果校正算法是通过算法计算预测结果和实际结果系数,从而实现预测结果的校正。最后,指出未来应着重研究第二类模型转移问题,并且要寻找能够实现机器自动校正的模型转移,从根本上解决模型转移这一限制光谱速测应用的主要技术瓶颈。     

一种基于共轭节面的图像畸变分析方法

无像差的光学相机的成像模型可由其共轭节面模型等效表示。针孔模型本身忽略了偏离该等效模型的误差,也无法表示平板玻璃的平移误差、光轴的安装误差以及实际相机光学系统的像差,这四个因素都会引起图像畸变。基于此利用共轭节面的性质建立了一种图像畸变几何模型,并与广泛采用的像差模型进行了对比,从理论上解释了像差模型各个系数的物理意义。对某实际针孔相机进行仿真分析,该几何模型给出的相对径向畸变、角度误差在设计参数的范围以内,并且可以模拟图像的非对称畸变。该几何模型需要辨识包含主面相关参数、光轴倾斜角和平板玻璃的轴向球差在内的4个参数,辨识参数较少,理论上可以作为一种新的图像畸变校正方法。     

包含液相扩散方程简化的锂离子电池电化学模型

锂离子电池的电化学模型对于电池特性分析和电池管理具有重要意义,但是准二维(P2D)模型复杂度太高,为了在保证模型精度的基础上尽量降低复杂度,本文提出了一种包含液相简化的P2D (LSP2D)模型,该模型首先基于电化学平均动力学将电池端电压化简成为仅耦合固相Li+浓度c_s和液相Li+浓度c_e的方程,然后进一步对表达c_s和c_e演化规律的偏微分方程进行抛物线近似化简,使得最终的模型由多项式组成.COMSOL仿真表明在放电倍率为1C时该模型与单粒子(SP)模型的估算精度和速度相当,但在放电倍率为3C时,该模型的估算时间比P2D模型减少了99.73%,与SP模型相当,估算精度相比SP模型有大幅度提升.     

Meta-Tree Random Forest: Probabilistic Data-Generative Model and Bayes Optimal Prediction

This paper deals with a prediction problem of a new targeting variable corresponding to a new explanatory variable given a training dataset. To predict the targeting variable, we consider a model tree, which is used to represent a conditional probabilistic structure of a targeting variable given an explanatory variable, and discuss statistical optimality for prediction based on the Bayes decision theory. The optimal prediction based on the Bayes decision theory is given by weighting all the model trees in the model tree candidate set, where the model tree candidate set is a set of model trees in which the true model tree is assumed to be included. Because the number of all the model trees in the model tree candidate set increases exponentially according to the maximum depth of model trees, the computational complexity of weighting them increases exponentially according to the maximum depth of model trees. To solve this issue, we introduce a notion of meta-tree and propose an algorithm called MTRF (Meta-Tree Random Forest) by using multiple meta-trees. Theoretical and experimental analyses of the MTRF show the superiority of the MTRF to previous decision tree-based algorithms.     

基于守恒高阶模型的动态交通分配建模与仿真

针对路网中的动态交通分配问题,采用高阶守恒模型（CHO）进行建模与数值研究,并推广高阶守恒模型二进二出路口的Riemann问题;同时将高阶守恒模型与动态网络加载（DNL）模型相结合,通过变分不等式对动态网络加载模型进行分析.数值模拟采用一阶有限体积法求解高阶守恒模型,同时采用梯度下降方法迭代求解动态网络加载模型的变分不等式问题,最终以动态用户最优条件为目标实现分配均衡.数值结果表明CHO模型与DNL模型结合解决动态交通分配问题是可行的,对传统模型的研究有一定的指导意义.     

The dynamic evolutions of the generalized Hobbit model and structure formation

In this paper a more general phenomenological model is proposed on the basis of the Hobbit model in Cardone et al. (Phys Rev D 69:083517, 2004). The main purpose of constructing our model is to make this model can not only mimic the ΛCDM model, but also describe a four-phase smooth transition of the universe, namely the inflationary phase, a radiation-dominated phase, a matter-dominated phase and a de Sitter-like phase. In order to check whether this model is a viable one, the evolutions of the universe are respectively discussed in the two cases, and the possible physical interpretations for this model are also respectively shown by using the scalar fields. Finally, the structure formations in our model are simply discussed for the both cases, and the results given by us reconfirm that our model can be regarded as a fit to the ΛCDM model, if we choose the proper conditions.     

平均键能模型的物理基础及该模型的应用

平均键能模型是一种建立在数值基础上的用来确定半导体异质界面能带偏移的模型方法。本文首先对这一模型方法的物理基础进行了理论分析,并给予其完整的物理解释。通过与TB“pinned”模型、介电隙能级(DME)模型以及电中性点(CNP)模型的比较,揭示了各模型之间的相互关系,并分析了平均键能模型的优点及其局限性。在此基础上,本文应用这一模型方法对二十七种异质界面的价带偏移值进行了全面的计算,并对结果进行了广泛的分析和比较。结果表明:(1)阳离子浅d轨道是影响价带偏移理论值的一个重要因素;(2)界面偶极子势是决定异质界面价带偏移值的一个关键要素;(3)在与实验的比较上,平均键能模型的准确性优于几种其它的模型方法;(4)平均键能模型不适用于不具有sp³杂化特性的材料系统。