Universal robustness of scale‐free networks against cascading edge failures

Considering the effect of the local topology structure of an edge on cascading failures, we investigate the cascading reaction behaviors on scale‐free networks with respect to small edge‐based initial attacks. Adopt the initial load of an edge ij in a network to be L_ij = (k_ik_j)^α[(∑k_a)(∑k_b)]^β with k_i and k_j being the degrees of the nodes connected by the edge ij, where α and β are tunable parameters, governing the strength of the edge initial load, and Γ_i and Γ_j are the sets of neighboring nodes of i and j, respectively. Our aim is to explore the relationship between some parameters and universal robustness characteristics against cascading failures on scale‐free networks. We find by the theoretical analysis that the Baraba'si‐Albert (BA) scale‐free networks can reach the strongest robustness level against cascading failures when α + β = 1, where the robustness is quantified by a transition from normal state to collapse. And the network robustness has a positive correlation with the average degree. We furthermore confirm by the numerical simulations these results.     

电网在三种边攻击方式下的级联失效

研究美国西部电网在三种边攻击方式下级联失效差异性.定义边ij的初始负载为(k_ik_j)^θ,k_i,k_j分别表示节点i和j的度,θ为一可调参数.三种边攻击方式分别为:最小负载边攻击方式(LL)、最大负载边攻击方式(HL)和容量比最小边攻击方式(SPC).通过分析电网的拓扑结构,研究三种攻击方式级联失效差异性.研究表明:HL和LL攻击方式下,受攻击边的范围不随θ而改变,HL的攻击效果随θ的增大而增强,LL的攻击效果随θ的增大而减弱.而SPC法选中的被攻击边随θ变化,当θ取值较小时,SPC攻击边是拓扑结构较特殊的一种最小负载边,随着θ的增大,SPC攻击边趋向于高负载边,因此θ较小时,SPC的攻击效果和LL接近,当θ较大时,SPC的攻击效果和HL接近.     

基于电力网络的级联故障模型

以电力系统的停电事故为例,提出一种节点具有能量耗散和扩容行为的级联故障模型,并分别在二维规则网络和无标度网络上对该系统的演化过程进行计算机模拟.结果表明,在两种不同结构的网络中系统的演化过程都出现了自组织临界现象,说明网络中节点能量的耗散及容量的扩充是导致电力系统出现自组织临界现象的重要因素.此外,还发现无标度网络中的最大级联故障规模要远大于二维规则网络中的级联故障规模.     

平板波导中切伦科夫型级联二阶非线性效应的理论分析

用解析的方法详细讨论了平板波导中的切伦科夫型级联二阶非线性效应引起的基波非线性相位移动和基波功率的变化。结果表明，通过选择合适的反转周期，可以得到相当大的基波非线性相位移动（大于π）。由于切伦科夫型非线性器件结构比准相位匹配器件具有更大的容差，并且基波和谐波自然分离，切伦科夫型级联二阶非线性效应引起的基波非线性相位移动在全光开关器件中有着重要的应用。     

石英光纤中二次非线性级联波长转换的理论分析

提出了利用周期性热及电场诱导D型光纤光栅的二次非线性级联(χ⁽²⁾∶χ⁽²⁾),实现在波分复用网中波长转换的方法,并进行了理论分析.推导出χ⁽²⁾ ∶χ⁽²⁾的耦合模方程,得出了小信号条件下转换产生光波的场强振幅和 功率,以及转换效率η的解析式,该式与数值计算相吻合.解析式和数值结果都表明,在近 似满足相位匹配条件下,η与抽运光功率平方、光栅总长度L和二次非线性系数d的四次方分 别成对数关系.计算结果表明,这种光纤光 关键词： 石英光纤 二次非线性 级联 波长转换 光纤光栅 诱导     

高能碰撞二维相空间自仿射分形的解析研究

对二维相空间的自仿射α模型,进行详细的讨论,导出了Hurst指数H=0.5的自仿射分形按自相似统计的归一化几率矩C2N和C3N的解析表达式.通过解析计算模型基元几率的各阶矩以及相关矩,得到在自相似统计下的Levy稳定性指数,并将它和原模型的Levy指数进行比较.用Monte Carlo模拟验算解析计算的结果,发现两者一致,同时也定性地解释了NA22实验组关于二维相空间的最新实验数据.     

随机级联模型的连续标度行为

将传统的阶乘矩统计方法推广到分割数或相空间元胞大小连续变化的情形,发现以往元胞大小分立变化的随机级联α模型存在＂链条效应＂,没有连续的标度率.考虑到实验过程及实际测量情况,对模型进行了切合实际的改进,让相空间的大小和位置随机起伏.这样得到的分形体,在相空间范围的起伏足够大时,有较好的标度不变性.能达到这一要求的相空间范围起伏的临界值,对模型参数α不敏感.用Monte Carlo模拟证明了,相空间范围的起伏对模型的反常标度指数影响不大.     

有孔双层矩形金属机壳屏蔽效能

为了分析带有孔缝双层金属机壳的屏蔽效能,采用广义散射矩阵级联的思想,将多层金属腔体近似等效为若干个能够传输多个模式的波导级联,提出了一种使用模式匹配法和基于矩量法求解混合位积分方程的全波混合算法。该算法考虑了腔体结构、孔缝排列形式、入射波极化方向以及高次模等因素对屏蔽效能的影响。通过将数值仿真结果与经典算法仿真结果进行对比,验证了其具有较高的准确性和有效性。研究结果表明：双层金属腔体的屏蔽效能要优于单层金属腔体的屏蔽效能,适当地增加双层金属腔体上孔缝所在侧壁之间的距离可以提高屏蔽效能,当双层金属腔体侧壁上的孔缝平行排列时,平行极化下的屏蔽效能要优于垂直极化下的屏蔽效能,而当孔缝交叉排列时,平行极化和垂直极化下屏蔽效能的优劣则并不明显。     

带有层级结构的复杂网络级联失效模型

针对现实世界的网络中普遍存在的层级结构建立一个级联失效模型, 该模型可用于优化金融、物流网络设计. 选择的层级网络模型具有树形骨架和异质的隐含连接, 并且骨架中每层节点拥有的分枝数服从正态分布. 级联失效模型中对底层节点的打击在不完全信息条件下进行, 也即假设打击者无法观察到隐含连接. 失效节点的负载重分配考虑了层级异质性, 它可以选择倾向于向同级或高层级完好节点分配额外负载. 仿真实验表明, 层级网络的拓扑结构随连接参数变化逐渐从小世界网络过渡到随机网络. 网络级联失效规模随隐含连接比例呈现出先增加后降低的规律. 负载重分配越倾向于高层级节点, 网络的抗毁损性越高. 同时, 由于连接参数会改变隐含连接在不同层级之间的分布, 进而对网络的抗毁损性产生显著影响, 为了提高网络抗毁损能力, 设计网络、制定管理控制策略时应合理设定连接参数. 关键词： 复杂网络 级联失效 层级结构     

化学能梯级利用机理探讨

本文提出化学能梯级利用新概念,从理论上证明了物质作功能力(ε)、化学反应作功能力(G)和物理能作功能力(ηc)之间的内在联系,拓展了传统热力循环在物理能转换利用范畴的局限。通过CH4直接燃烧和化学链燃烧化学能品位和(火用)损失的比较,指明化学能梯级利用是降低燃烧(火用)损失的有效途径,并指出影响化学能梯级利用的关键因素,揭示了化学能梯级利用机理。