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大型浅水湖泊水动力模型不确定性和敏感性分析

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水科学进展 2012年第2期23卷 271-277页

作者：李一平唐春燕余钟波 Acharya Kumud 河海大学浅水湖泊综合治理与资源开发教育部重点实验室江苏南京210098 河海大学环境学院江苏南京210098 河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室江苏南京210098

选取国内外常用的水动力学模型(EFDC)和典型的浅水湖泊(太湖),采用拉丁超立方取样(LHS),研究湖泊水动力模块中常用的5个重要参数(风拖曳系数、床面粗糙高度、涡粘性系数、紊流扩散系数以及风遮挡系数)对湖体水位和流速的影响。结果表明... 详细信息

选取国内外常用的水动力学模型(EFDC)和典型的浅水湖泊(太湖),采用拉丁超立方取样(LHS),研究湖泊水动力模块中常用的5个重要参数(风拖曳系数、床面粗糙高度、涡粘性系数、紊流扩散系数以及风遮挡系数)对湖体水位和流速的影响。结果表明:针对大型浅水湖泊,湖泊岸线形状和湖底地形、湖泊周围地形、湖泊水面风场对模拟结果产生决定性影响。尤其是在湖湾区和周边地形比较复杂的地区,风场参数对水动力模拟结果不确定性的贡献率最大。在垂向上,表层流速受到参数不确定性的影响最大,底层次之,中层最小。床面粗糙高度对水动力模拟结果不确定性贡献率较风场参数要小,水体涡粘滞系数和扩散系数影响则更小。故在选择大型浅水湖泊水动力模型参数时,要充分考虑湖泊岸线和周围地形,着重率定风场参数以及床面粗糙高度。

关键词：拉丁超立方取样不确定性敏感性 EFDC模型大型浅水湖泊

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地下水流数值模型及参数随机模拟研究 ——以浩勒报吉水源地为例

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地下水流数值模型及参数随机模拟研究 ——以浩勒报吉水源地为例

作者：王婉丽中国地质大学（北京）

学位级别：硕士

地下水水源地的开发,为国民经济建设提供了丰富的水源,更能解决缺水地区的用水需求。在水源地投产之前,如何对地下水资源量做出准确评价,设计合理的开采方案,保证水源地正常供水并有效避免环境地质问题的发生是非常重要的问题。地下水... 详细信息

地下水水源地的开发,为国民经济建设提供了丰富的水源,更能解决缺水地区的用水需求。在水源地投产之前,如何对地下水资源量做出准确评价,设计合理的开采方案,保证水源地正常供水并有效避免环境地质问题的发生是非常重要的问题。地下水数值模拟方法因其方便灵活,适用于各种复杂水文地质条件的优点,在实际工作中被广泛采用。本文以位于鄂尔多斯自流水盆地中的浩勒报吉水源地为例,利用地下水模拟软件GMS对地下水水流进行数值模拟。结合研究区实际情况,建立数值模型,预测在规划开采方案下的地下水流场分布。选择合理的开采方案,对开采条件下的地下水资源量进行评价,确定研究区可开采资源量,并对水源地开采条件下可能引起的环境地质问题作了简要分析;在确定性模型的基础上,针对渗透系数不确定性对模拟结果的影响,进行含水层参数随机模拟,其中随机数的产生采用拉丁超立方取样(LHS)方法,随机模拟次数选用243次。利用该随机模型对确定性模型确定的可开采资源量进行风险性分析,针对水源地允许降深,得到任一点水位超过此允许降深的概率分布图。结果表明:研究区年平均(1985-2007)地下水补给资源量为12.20×104m3/d。在规划开采方案下,预测期内水源地的地下水位降深在允许范围内,预测末水位达到稳定。两个规划开采方案中,方案二更为合理,更有利于地下水的持续利用。浩勒报吉水源地开采条件下地下水允许开采资源总量为8×104m3/d。水源地的大规模开采,会对生态造成一定破坏,但同时也会使低洼地带盐渍化现象得到改善。在确定性模型基础上,考虑渗透系数的不确定性建立的参数随机模型,可以反映含水层参数的随机性对模拟结果的影响。将确定性模型确定的可开采资源量带入随机模型,得到的预测末(2014.10.31)平均水位降深和标准差分布符合实际情况,预测末水位降深大于35m的风险性最大达到70%。

关键词：数值模型随机模拟 Monte-Carlo 拉丁超立方取样风险性分析

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基于遗传算法的汽车外形优化

基于遗传算法的汽车外形优化

作者：陈小雄重庆理工大学

学位级别：硕士

本文以快背式汽车车身外形为研究对象,通过对汽车外形五个重要角度参数的优化设计,搜寻满足三个目标(气动阻力最小、气动升力为0、天窗后缘压强最小)要求的车身外形。再采用数据挖掘的方法揭示设计变量与目标函数以及各目标函数之间潜... 详细信息

本文以快背式汽车车身外形为研究对象,通过对汽车外形五个重要角度参数的优化设计,搜寻满足三个目标(气动阻力最小、气动升力为0、天窗后缘压强最小)要求的车身外形。再采用数据挖掘的方法揭示设计变量与目标函数以及各目标函数之间潜在的关系。本研究的主要内容分为两大部分:一、建立某快背式汽车数字模型,并对该模型汽车外流场的数值模拟结果进行分析;二、采用遗传算法对该模型的车身外形进行多目标优化,并对优化结果进行数值模拟以及风洞试验验证。论文首先采用计算流体力学的方法对该汽车模型外流场进行数值模拟,通过分析汽车外流场气流流动状态与车身表面压力分布等细节,加强了对汽车外流场特的认识与理解,为分析汽车车身外形对汽车气动力学性能的影响奠定了理论基础,也为优化汽车车身外形和改善汽车空气动力性能提供了依据。其次采用多目标优化的方法对该模型的车身外形进行优化。在多目标设置时,考虑到以整车阻力、升力来衡量汽车空气动力学性能,同时用天窗后缘压强来衡量汽车通过天窗换气性能的好坏,因此,本文以整车阻力最小、升力为0以及天窗后缘压强最小为优化目标,采用拉丁超立方取样的方法(即在规定设计范围内取出能代表整个设计空间的样本)进行初始样本的选取,对选取的样本进行数值模拟计算,再利用克里金(Kriging)代理模型的遗传算法对设计空间内的目标结果进行预测,以此来获得整个设计空间内的最优解方案。数据挖掘的重要意义就是使设计变量与目标函数之间复杂的关系更直观化、扁平化,这有利于让设计人员抓住影响目标函数的主要设计变量。本研究通过遗传算法得到帕雷托(Pareto)最优解集为设计方案提供参照和选择空间,再应用数据挖掘的方法评价五个设计变量与三个目标函数的影响关系,包括目标函数之间影响关系,单个或者多个设计变量与目标函数之间的影响关系。这就揭示了设计变量对于目标函数的部分影响规律,同时也揭示了目标函数之间是相互独立还是正负相关的影响关系,为后续开发或者研究提供便利。最后通过汽车模型风洞试验验证优化后的车身外形空气动力学性能,同时对比优化模型数值模拟结果,验证本研究所采用的多目标优化方法的准确性。结果表明,该多目标优化方法具有较高的预测精度和适应度。本文的研究成功地将多目标优化方法运用于汽车空气动力学设计,为今后的汽车车身外形设计及优化提供重要的理论指导。

关键词：汽车外流场数值模拟车身外形优化拉丁超立方取样数据挖掘

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多点分布式导向台燃烧室结构优化模拟研究

应用科技 2024年第3期51卷 50-59页

作者：雷传宇隆武强张恒肖鸽大连理工大学能源与动力学院辽宁大连116024

为了改善柴油机燃烧室内燃油喷雾撞壁和混合气形成情况,提出一种直喷式柴油机多点分布式导向台燃烧室。将这种新燃烧室结构参数化,对7个设计变量进行多参数协同优化。以一台230 mm缸径的中速船用柴油机为基础模拟缸内工作过程,采用拉丁... 详细信息

为了改善柴油机燃烧室内燃油喷雾撞壁和混合气形成情况,提出一种直喷式柴油机多点分布式导向台燃烧室。将这种新燃烧室结构参数化,对7个设计变量进行多参数协同优化。以一台230 mm缸径的中速船用柴油机为基础模拟缸内工作过程,采用拉丁超立方取样的方法从设计空间得到600个样本点,根据模拟结果分析各设计参数对发动机性能的影响,根据不同的优化目标得到3种新燃烧室结构。仿真结果表明:在75%负荷工况下与原机ω型燃烧室相比,Ⅰ型燃烧室的指示油耗率(indicated specific fuel consumption,ISFC)降低1.83%,烟粒(soot)排放量降低86.83%;Ⅱ型燃烧室的ISFC降低0.97%,NO_(x)排放量降低7.44%,soot排放量降低68.26%;Ⅲ型燃烧室的INO_(x)和soot排放量分别降低10.52%和58.08%,ISFC基本不变。

关键词：柴油机燃烧室参数优化燃烧排放结构优化拉丁超立方取样指示油耗

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热活性建筑系统部分参数的敏感性分析

发电与空调 2014年第2期35卷 32-38页

作者：刘猛悉地国际设计顾问有限公司上海200433

建立了热活性建筑的TRNSYS模型,以线性标准偏回归系数为性能参数,对热活性建筑系统进行了敏感性分析。结果表明,对建筑热负荷的影响程度从大到小依次为:外墙保温层厚度、外窗面积、外墙混凝土板厚度、内部发热负荷和建筑朝向;对建筑冷... 详细信息

建立了热活性建筑的TRNSYS模型,以线性标准偏回归系数为性能参数,对热活性建筑系统进行了敏感性分析。结果表明,对建筑热负荷的影响程度从大到小依次为:外墙保温层厚度、外窗面积、外墙混凝土板厚度、内部发热负荷和建筑朝向;对建筑冷负荷的影响程度从大到小依次为:外窗面积、建筑朝向、内部发热负荷、外墙混凝土板厚度和外墙保温层厚度。对于控制策略,供水温度对于建筑负荷影响最大,其次是每小时供水时间,而供水流量对建筑负荷需求量影响最小。本文工作为今后热活性建筑的系统优化和控制策略优化提供参考和依据。

关键词：热活性建筑敏感性分析输入参数蒙特卡洛拉丁超立方取样

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