基于场力的驾驶员影响因素交通流动力学模型

为研究驾驶员行为对道路交通的定量影响,针对驾驶员行为特点,综合考虑了驾驶员受到的直接物理影响和间接心理影响、相对速度以及车辆自身特性等因素,结合场力、图论等方法,提出了一种用于模拟考虑驾驶员影响因素的元胞自动机交通流动力学模型(简称IDCA模型).通过计算机数值模拟,研究了考虑驾驶员影响因素下车流演化机理及不同驾驶员类型对道路交通流的影响.结果表明:与NaSch模型相比,本文建立的IDCA模型能够模拟得到丰富的交通行为,再现了同步流等交通现象,从速度波动和车头间距波动分析得出IDCA模型下道路交通流具有更强的稳定性,堵塞消融效率更高.此外得到了由不同驾驶员类型按不同比例组成的混合交通流的密度-速度图和密度-流量图,发现在道路相同中高密度下,激进型驾驶员所占的比例越大,车辆速度与交通流量越大,交通流量随着保守型驾驶员比例的增加而降低.最后模拟实现了车辆高速跟驰现象,得到小间距高速跟驰率超过7%的结果与实测结果相符合.     

Fukui—Ishibashi交通流基本图解析研究

本文对于含高速运动车的Ｆｕｋｕｉ－Ｉｓｈｉｂａｘｈｉ决定论性一维交通流包自动机模型，采用新的解析研究方法，严格导出描述基本图曲弛的精确平均场方程。     

基于交通流实测数据的加速度研究

采用6 个不同密度下的交通流样本, 从视频中提取大量跟驰车对的车头间距、车速、加速度和速度差数据. 统计分析发现, 加速度值域关于0 点具有对称性; 不同密度下加速度分布具有不同特征; 车头间距、车速和速度差对加速度的影响程度随密度不同而不同. 利用实测数据对GM 模型和Bando 模型进行参数优化, 据此提出一种GM 模型的简化形式和一种改进的Bando 模型, 两者拟合该文实测数据的平均误差都在6% 以下.      

交通流相变过程的能量谱分析

为研究交通流相变过程问题,对一维交通流进行元胞自动机模拟,进行截面车流率数据提取,并将数据经过离散的傅里叶变换进行能量谱分析．研究结果发现：在阻塞相,系统周期即为因采用周期边界条件而形成的交通激波周期;在高密度区所对应的同步交通流状态中,系统中仍然存在着周期性波动,该周期明显异于交通激波周期,因而其形成原因不能简单归结为周期边界条件的影响;在低密度区对应的自由流状态下,没有此类波动存在．     

基于元胞自动机模型的C型交织区交通流特性

根据C型双侧交织区的车辆换道特征建立相应的换道规则,采用多车道元胞自动机模型研究交织区系统的交通流特性. 通过数值模拟得到了不同交织区长度下的相图,表明当主路和匝道交通流均为自由流时,交织区长度对系统影响不大,但当主路或匝道拥挤时,交织区长度的增加可以明显改善入口匝道的交通流状况. 进一步讨论了主路畅通而交织流量较大情形下主路上的车辆密度、速度和换道频率分布,发现换道集中在合流区和分流区附近,并造成相应路段上的局部拥堵.      

非港湾式公交车站站点设置的研究

研究了在同一路段上非港湾式公交车站站点的分散式和集中式设置对道路 交通的影响. 在元胞自动机交通流NaSch模型上, 提出了考虑公交车站站点分散式和集中式 设置的双车道元胞自动机交通流模型, 通过计算机模拟和理论分析, 结果表明: 在开放边界条件下, 分散式公交车站点与集中式公交车站点相比, 影响道路交通通行能力作用显著的减小; 公交车站点之间的间隔、站台的长度、公交车停靠时间以及车流中公交车的比例对交通 流量有显著的影响.     

生物膜动力学的研究现状与展望

生物膜法作为一种高效的废水处理工艺已获得到了广泛的工程应用.生物膜的形成、结构 及其动力学特性对废水处理效果至关重要.本文综述了生物膜的形成过程及其动力学模型的 研究进展,阐述了最近十几年来实验研究中的新发现和新方法,最后展望了将来的研究方向.      

金属局部腐蚀的三维元胞自动机模型

针对环境作用下金属表面容易形成坑蚀而致使结构性能退化这一问题. 采用元胞自动机方法,建立描述腐蚀环境中金属表面坑蚀形成及演化的三维模型,对不同腐蚀溶液浓度和温度条件下结构表面蚀坑随时间的变化过程进行了模拟,为定量评估服役环境中结构的剩余强度及寿命提供可能.     

摩擦热对UHMWPE/钢摩擦副摩擦性能的影响

通过控制销盘试验中的散热条件测定了摩擦热对UHMWPE/钢摩擦副摩擦性能的影响;利用统计学相关系数理论对摩擦系数和表层温度的相关性进行定量比较,发现不良散热条件使其相关系数显著增大;根据Taylor Hobson轮廓仪测量试样表面形貌三维初始表面高度,尝试用元胞自动机方法进行了摩擦表面温度分布模拟计算,并结合磨损表面形貌分析探讨摩擦热对UHMWPE磨损机理的影响.结果表明:摩擦系统的热传导条件严重影响UHMWPE的摩擦性能;摩擦热效应使得局部接触表面温度超过熔点,摩擦热的积累效应使UHMWPE的磨损机理由粘着磨损变为熔融剪切磨损;在聚合物材料的摩擦试验及应用研究中必须考虑摩擦热的影响.     

考虑道路信息和转向灯的可换道BML模型

车辆换道是司机为获得更好行驶条件而采用的常见措施,而转向灯对车辆换道行为有重要的指导作用.本文在BML (Biham-Middleton-Levine)模型的基础上加以改进,提出了综合考虑道路信息和前车转向灯影响的可换道BML模型.当车辆无法前行时,如满足换道条件,则将道路信息(车道密度及平均速度)和转向灯影响量化为车辆换道概率,确定车辆是否可以换道.通过数值模拟,研究了周期边界条件下车辆换道行为对有、无交通灯控制的两种BML模型发生相变的临界密度以及系统通行能力的影响.模拟结果表明对于无交通灯BML模型,引入换道规则可以明显提高系统发生相变的临界密度,在较小尺度下该临界密度接近有交通灯BML模型,换道效果明显,并发现了一种新的局部拥堵和自由流的共存相,讨论了该共存相的生成和演化机制.在较高密度下局部阻塞将演化为全局拥堵;对于有交通灯BML模型,引入换道规则对系统发生相变的临界密度没有明显的影响,但相变的过渡区域更窄.这表明有交通灯时,换道虽然可以改变局部交通特征,但难以显著影响交通系统的全局特征.     

ONE-DIMENSIONAL CELLULAR AUTOMATON MODEL OF TRAFFIC FLOW BASED ON CAR-FOLLOWING IDEA

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＩｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ,ｃｅｌｌｕｌａｒａｕｔｏｍａｔｏｎ (ＣＡ)ｍｏｄｅｌｓｈａｖｅａｔｔｒａｃｔｅｄｅｘｔｅｎｓｉｖｅａｔｔｅｎｔｉｏｎｉｎｔｈｅｓｔｕｄｙｏｆｔｒａｆｆｉｃｆｌｏｗ[1- 10 ].Ｓｉｎｃｅｔｈｅａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎｏｆｖｅｈｉｃｌｅｓｉｎｔｒａｆｆｉｃｆｌｏｗｉｓａｃｔｕａｌｌｙａｄｉｓｃｒｅｔｅｓｙｓｔｅｍ ,ｉｔｉｓｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔｔｏｄｅｓｃｒｉｂｅｓｕｃｈａｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈＣＡｍｏｄｅｌｓ,ｗｈｉｃｈａｒｅｉｎｔｒｉｎｓｉｃａｌｌｙｄｉｓ…     

关于交通流中扰动传播和发展的数值模拟

针对不同拥挤程度交通流中扰动的传播和发展，进行了系统的数值模拟研究. 讨论了PW模型、一维管流模型、单侧传播模型等几种典型交通流模型的不同特征；指出了 不同差分格式对数值结果的影响；也分析了数学模型中不同形式的平衡函数的作用. 结果发 现在适当的数学模型、平衡函数和离散格式下，能够对交通流中扰动的传播和发展，特别是 扰动波的传播速度，取得与实际测量数据相当接近的模拟效果. 建议了分别适用于不同密度 交通流的计算格式.     

钝锥模型高焓流动的再压缩效应研究

在钝体高焓流动中,热化学非平衡效应使膨胀区壁面压力显著低于冻结流动,相关研究表明,再压缩效应可以消除上述差异. 为详细分析此问题,数值求解了Euler 方程,化学反应源项采用有限速率模型并考虑了5个组分,17 个基元反应. 结果表明,随着再压缩角的增大,热化学非平衡效应引起锥面压力先降后增非单调变化,这是由于再压缩流场中放热复合反应与吸热分解反应的强度变化决定的,其宏观表现为比热比的空间不均衡分布.      

ANALYSIS OF UNSTEADY CAVITATION FLOW OVER HYDROFOIL BASED ON DYNAMIC MODE DECOMPOSITION$^{\bf 1)}$

空化是船舶和水下航行体推进器中经常发生的一种特殊流动现象,它具有强烈的非定常性,空化的发生往往会影响推进器的水动力性能和效率. 为探究绕水翼非定常空化流场结构,本文基于 Schnerr-Sauer 空化模型和 SST $k$-$\omega $ 湍流模型,开展绕二维水翼非定常空化流动数值预报与流场结构分析. 通过将数值预报的空泡形态演变和压力数据与试验结果对比,验证了建立的数值方法的有效性. 并基于动力学模态分解方法对空化流场的速度场进行模态分解,分析了各个模态的流场特征. 结果表明,第一阶模态对应频率为 0,代表平均流场;第二阶模态对应频率约为空泡脱落频率,揭示了空泡在水翼前缘周期性地生长与脱落,第三阶模态对应频率约为第二阶模态的 2 倍,揭示了两个大尺度旋涡在水翼后方存在融合行为. 第四阶模态对应频率约为第二阶模态的 3 倍,具有更高的频率,表征流场中存在一些小尺度旋涡的融合行为. 最后对不同空化数下的空化流场进行了模态分解分析,发现脱落空泡的旋涡结构随着空化数的减小而增大,第二阶模态频率随着空化数的减小而减小.     

饱和颗粒土-维冰分凝模型及数值模拟

基于相平衡和力甲衡提出了一个关于饱和颗粒土的冰分凝模型，引入了冰分凝时未冻水迁移的驱动势，基于Clapeyron方程和吸附膜的观点简要叙述了相变区内未冻水含量与温度及孔隙水压的关系，数值模拟了饱和颗粒士的一维冻结过程，得到了冰分层分凝的计算结果，与已有实验所观测到的现象较为吻合，计算所得的冻胀量的变化趋势与已有实验所测结果是相符的．