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面向纳米尺度金属互连线的蒙特卡洛模拟方法研究

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北京大学学报（自然科学版） 2022年第2期58卷 201-209页

作者：胡远钊杜刚杨燚赵钰迪赵凯北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京100101 北京大学信息科学技术学院北京100871

考虑各种尺度下金属互连线中主要的电子散射机制,提出一种可以准确地仿真金属互连线中电子输运特性的蒙特卡洛模拟方法。模拟结果表明,等离子激元散射对体材料互连线的电阻率贡献最大,其次是电子间散射;晶粒间界散射则主导纳米尺度线宽... 详细信息

考虑各种尺度下金属互连线中主要的电子散射机制,提出一种可以准确地仿真金属互连线中电子输运特性的蒙特卡洛模拟方法。模拟结果表明,等离子激元散射对体材料互连线的电阻率贡献最大,其次是电子间散射;晶粒间界散射则主导纳米尺度线宽的金属电阻率,是导致“尺寸效应”的主要原因。通过与实验数据对比,证明所提方法可以准确地模拟从体材料到纳米尺度的金属互连电阻率。

关键词：蒙特卡洛方法散射电阻率金属互连

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基于蒙特卡洛方法的冰晶撞击特性计算

南京航空航天大学学报 2023年第2期55卷 291-301页

作者：马乙楗柴得林王强易贤余放中国空气动力研究与发展中心结冰与防除冰重点实验室绵阳621000 中国空气动力研究与发展中心空气动力学国家重点实验室绵阳621000 中国航发商用航空发动机有限责任公司上海200241

航空发动机摄入冰晶易发生内部结冰、造成发动机推力损失,严重时引发航空事故。冰晶结冰数值模拟是研究冰晶结冰的重要手段,而撞击收集系数计算是冰晶结冰数值模拟的关键环节。基于NNWICE平台开展冰晶结冰前期的阻力系数、运动轨迹和撞... 详细信息

航空发动机摄入冰晶易发生内部结冰、造成发动机推力损失,严重时引发航空事故。冰晶结冰数值模拟是研究冰晶结冰的重要手段,而撞击收集系数计算是冰晶结冰数值模拟的关键环节。基于NNWICE平台开展冰晶结冰前期的阻力系数、运动轨迹和撞击收集系数的数值模拟与计算研究,实现了基于蒙特卡洛方法的冰晶撞击收集系数的准确计算;在此基础上发展了拉格朗日框架下冰晶粒子运动、传热传质耦合数值计算方法;通过完成二维NACA0012翼型的相关算例,对比分析了不同阻力模型和冰晶相变对撞击收集系数的影响。结果表明阻力模型对冰晶撞击收集系数影响较小,冰晶相变过程会对冰晶运动轨迹及撞击收集系数产生显著影响,为进一步发展冰晶结冰数值模拟计算方法奠定了基础。

关键词：冰晶结冰撞击收集系数蒙特卡洛方法冰晶相变数值模拟

蒙特卡洛方法在紧凑式水泥固化装置屏蔽设计中的应用

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核安全 2022年第5期21卷 14-20页

作者：曾宇峰滕柯延杨洪生张克新宋荟竹彭浩中核四川环保工程有限责任公司广元628000 生态环境部核与辐射安全中心北京100082

紧凑式水泥固化装置在处理少量或零星放射性废液上具有装置灵活、经济等优势。为兼顾该装置轻便灵活和运行辐射安全要求,需精确了解相应的辐射分布情况,精准推算屏蔽配置需求,从而促进优化辐射防护设计。本文采用蒙特卡洛方法建立了紧... 详细信息

紧凑式水泥固化装置在处理少量或零星放射性废液上具有装置灵活、经济等优势。为兼顾该装置轻便灵活和运行辐射安全要求,需精确了解相应的辐射分布情况,精准推算屏蔽配置需求,从而促进优化辐射防护设计。本文采用蒙特卡洛方法建立了紧凑式水泥固化装置的屏蔽计算模型,研究在不同运行工况下,操作人员工作区域的辐射场。以此为基础,按照××厂对个人剂量限值的要求,对紧凑式水泥固化装置进行了屏蔽设计,并推算出所需屏蔽体厚度。最后采用真实热料进行工程验证,测量数据表明屏蔽设计及计算保守合理,能保护操作人员的辐射屏蔽安全。

关键词：蒙特卡洛方法紧凑式水泥固化装置屏蔽计算

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蒙特卡洛方法计算两区域火灾中的热辐射

中国矿业大学学报 2011年第2期40卷 179-184页

作者：季经纬郝耀华王玉娥李金鸽中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116

为丰富两区域火灾模拟中的热辐射计算的应用,将蒙特卡洛方法与火灾两区域模拟的基本原理相结合,改进了两区域火灾模型.该模型可计算火灾场景中的烟气、顶棚、火焰、墙壁和可燃物之间的辐射换热.通过模拟同一个单室火灾的实验场景,对比... 详细信息

为丰富两区域火灾模拟中的热辐射计算的应用,将蒙特卡洛方法与火灾两区域模拟的基本原理相结合,改进了两区域火灾模型.该模型可计算火灾场景中的烟气、顶棚、火焰、墙壁和可燃物之间的辐射换热.通过模拟同一个单室火灾的实验场景,对比了本模型与CFAST模拟及实验测量的结果.计算结果表明,烟气层温度曲线的变化趋势相同,改进模型的烟气层温度最大值与CFAST计算结果的相对误差为1.70%,与实验测量结果误差为0.67%,证明蒙特卡洛方法对火灾两区域模型的成功改进.同时,采用蒙特卡洛法的两区域模型避免了复杂火灾场景中辐射角系数求解的困难,可方便地求解出火场内任意辐射面发射和接受到的热辐射能量.

关键词：蒙特卡洛方法两区域火灾模型热辐射

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基于蒙特卡洛的飞机控制分配鲁棒性评估方法

探测与控制学报 2022年第4期44卷 98-103,110页

作者：王晓光尚永爽杜军贾文铜史静平吕永玺空军工程大学航空工程学院陕西西安710038 中国人民解放军93184部队北京100076 西北工业大学自动化学院陕西西安710072

针对多操纵面飞机控制分配方案缺乏统一的评价准则问题,提出基于蒙特卡洛的控制分配鲁棒性评估方法。首先,基于典型的飞机控制分配模型,借助于飞机飞行品质评估的思想,分析控制分配方法鲁棒性评估的流程;考虑舵面效率的不确定性范围,根... 详细信息

针对多操纵面飞机控制分配方案缺乏统一的评价准则问题,提出基于蒙特卡洛的控制分配鲁棒性评估方法。首先,基于典型的飞机控制分配模型,借助于飞机飞行品质评估的思想,分析控制分配方法鲁棒性评估的流程;考虑舵面效率的不确定性范围,根据鲁棒性要求的精度和置信度确定仿真参数,基于蒙特卡洛方法建立了过驱系统分配方法鲁棒性的评估函数;最后,基于鲁棒性评估方法,实现伪逆法、串接链法和面搜索法三种控制分配方案的鲁棒性能评估。仿真结果验证了该方法的有效性,能够为控制分配鲁棒性评估提供理论支撑和技术手段。

关键词：多操纵面控制分配鲁棒性蒙特卡洛方法

一种基于蒙特卡洛方法的配电网概率可靠性快速计算方法

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电力科学与技术学报 2024年第2期39卷 9-19页

作者：刘自发李颉雨于普洋华北电力大学电气与电子工程学院北京102206 国网福建省电力有限公司福州供电公司福建福州350000 国家电网有限公司东北分部辽宁沈阳110179

配电网的概率可靠性能够弥补传统可靠性指标的期望值仅从均值角度衡量系统可靠性的不足,但随着配电网规模扩大以及数据量的剧增,能够同时兼顾计算准确性与计算速度的概率可靠性计算方法是亟待研究的。为此,提出一种基于蒙特卡洛方法的... 详细信息

配电网的概率可靠性能够弥补传统可靠性指标的期望值仅从均值角度衡量系统可靠性的不足,但随着配电网规模扩大以及数据量的剧增,能够同时兼顾计算准确性与计算速度的概率可靠性计算方法是亟待研究的。为此,提出一种基于蒙特卡洛方法的配电网概率可靠性快速计算方法,利用改进三点估计法以及三阶多项式正态变换,在保留输入变量相关性的同时有效缩减输入样本点规模,并采用级数展开得到概率可靠性。首先采用改进三点估计法,在独立标准正态空间内选取样本点,再通过三阶多项式正态变换将其转换为原始变量空间的样本点;接着采用序贯蒙特卡洛方法,在考虑孤岛划分的情况下对样本点进行可靠性计算;最后通过Edgeworth级数展开,得到可靠性指标的概率分布。对改进的IEEE-RBTS Bus6的F4馈线进行算例分析,结果表明:该文所提方法与传统蒙特卡洛方法的配电网系统可靠性计算结果之间仅存在2.195%的最大偏差,而该文所提方法计算时间仅为传统蒙特卡洛方法的1.05%,证明该文所提方法在保证较高精度的同时可以显著提升计算速度。

关键词：含源配电网可靠性蒙特卡洛方法点估计法级数展开

基于二次型指标和蒙特卡洛方法的含STATCOM的LCC-HVDC系统的控制参数优化

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中国电机工程学报 2020年第12期40卷 3858-3866页

作者：崔鹏郭春义蒋雯赵成勇新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206

在电网换相换流器高压直流输电(linecommutated converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)逆变侧交流母线处并联静止同步补偿器(staticsynchronous compensator,STATCOM),可有效调节交流母线电压从而抑制换相失败。然而,连接弱受端交流电网时,STATCOM与LCC控制系统之间的耦合作用会对整个系统的小扰动稳定性产生负面影响,甚至导致系统小信号失稳。该文采用小信号分析方法,将含STATCOM的LCC-HVDC非线性系统在稳定运行点处线性化,而后推导出能够定量衡量系统小扰动稳定性的二次型指标,并以此为目标函数,利用蒙特卡洛(Monte Carlo)方法对多组关键控制参数进行优化。二次型指标、特征根分析及PSCAD/EMTDC的电磁暂态仿真结果表明,采用优化后的控制参数,系统在低短路比下能够稳定运行,小扰动稳定性明显增强。该文提出的控制参数优化思路,同样适用于其他系统,具有一定的学术研究和工程应用价值。

关键词：电网换相换流器高压直流输电静止同步无功补偿器小扰动稳定性二次型指标蒙特卡洛方法弱受端交流电网

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蒙特卡洛方法神经网络的激活函数研究及应用

蒙特卡洛方法神经网络的激活函数研究及应用

作者：徐梓荐兰州大学

学位级别：硕士

近年来人工神经网络发展迅速,成为人工智能重要的研究方向之一。激活函数作为人工神经网络的重要组成部分,也得到广泛的关注。科研人员在科学研究与应用实践中不断改进现有的激活函数,寻找新的激活函数,从而提高人工神经网络性能。目前... 详细信息

近年来人工神经网络发展迅速,成为人工智能重要的研究方向之一。激活函数作为人工神经网络的重要组成部分,也得到广泛的关注。科研人员在科学研究与应用实践中不断改进现有的激活函数,寻找新的激活函数,从而提高人工神经网络性能。目前对于人工神经网络的激活函数,往往选择单一的形式,使用组合激活函数的情况较少,相关研究也比较缺乏。对于不同的激活函数,其非线性表达能力不同,表现在人工神经网络的精度和训练的时间存在差异。因而可以尝试结合不同激活函数各自的非线性优势提升人工神经网络的性能。鉴于此,本文开展了组合激活函数的研究,基于蒙特卡洛方法人工神经网络,利用其网络构造简单和训练灵活的特点,结合人工神经网络常见的预测、回归和分类问题,通过电力负荷预测、心电图导联重建和乳腺癌分类三个实验,对比分析了Sigmoid、Tanh、Gauss、Softplus、ReLU五种单一形式的激活函数,及其等比例组合而成的激活函数对人工神经网络性能的影响。在此基础上,本文利用遗传算法良好的全局搜索能力,给出了一种优化的组合激活函数,并在上述的三个实验中与其他六种激活函数进行了对比分析。实验结果表明,按照遗传算法优化的组合激活函数相比单一形式的激活函数对于人工神经网络在电力负荷预测、心电图导联重建和乳腺癌分类问题的精度都有一定程度的提升。

关键词：激活函数人工神经网络蒙特卡洛方法遗传算法

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蒙特卡洛方法模拟水体光学特性技术研究

蒙特卡洛方法模拟水体光学特性技术研究

作者：郭凯国家海洋技术中心

学位级别：硕士

海洋水色光谱研究,是海洋水色应用研究的基础,对水色算法开发、水体光学特性理论研究起着重要作用。本文通过建立基于蒙特卡洛方法的水体光学特性正演模型,对海洋水色光谱进行初步研究,验证了模型的正确性,并将模型应用于我国黄东海区... 详细信息

海洋水色光谱研究,是海洋水色应用研究的基础,对水色算法开发、水体光学特性理论研究起着重要作用。本文通过建立基于蒙特卡洛方法的水体光学特性正演模型,对海洋水色光谱进行初步研究,验证了模型的正确性,并将模型应用于我国黄东海区域和探究水色三要素对于水体光谱影响的研究,为以后进一步进行海洋水色理论和应用研究打下基础。本文以光在水体中的辐射传输为基础建立蒙特卡洛模型,旨在通过建立海水光学特性的正演模型,模拟研究各种类型水体光谱特征及水下光场的分布特征及其成因。本文主要运用蒙特卡洛方法,将光子在水体中可能发生的物理过程进行抽象讨论并简化为一系列随机事件,通过模拟统计大量光子的运动过程得到水体的表观光学特性,内容主要围绕模型中光子经历的重要物理过程的模拟实现以及应用模型对水体光学特性的研究。利用本文建立的模型,能够通过水体的固有光学特性或水体主要成分的浓度通过蒙特卡洛方法得到水体的表观光学特性,例如水体的遥感反射率、下行/上行辐照度和辐亮度等,有利于研究水体光谱特征以及水体固有光学特性与表观光学特性之间的关系,通过与经典模型的对比能够证明本模型的正确性。将本模型应用在我国黄东海区的近岸水体,并将模拟结果与实测数据进行对比分析发现,两者在水体遥感反射率光谱以及下行辐照度剖面具有较好的一致性,说明本模型在该海区具有一定适用性。利用模型研究不同水色要素的浓度变化对于水体光谱的影响,结果表明水体的光谱对三要素变化的敏感程度不同,各波段对于水色三要素的浓度改变的敏感程度也有所差异。

关键词：蒙特卡洛方法正演模型水体光谱遥感反射率海洋光学特性