蒙特卡罗方法与计算机模拟研究

蒙特卡罗方法是一类通过随机变量统计试验,随机模拟以求得问题近似解的方法。计算机模拟研究是蒙特卡罗方法的现代化,利用计算机模拟方法研究植物遗传育种的理论与实践问题不仅是可行的,而且是可靠的。利用计算机模拟研究植物遗传育种问题时需注意建立一个准确可靠的遗传模型,利用能产生周期长且统计性质优的伪随机数产生方法,以使模拟结果更加准确可靠。     

CFD 在油气储运工程领域的应用

当前,CFD 商用软件日渐增多及成熟,CFD 技术已成为油气储运工程领域非常重要的科研开发工具。对 CFD 技术在油气储运工程领域的应用现状进行梳理,介绍了 CFD 技术的基本原理、工作流程及其显示和输出的计算结果内容;分述了CFD 技术在管道不同运行方式、管道设备和附件、管道安全运行 3 个方面的应用及取得的成果。以全球第一个通过 ISO9001质量认证的 CFD 商用软件 CFX 对缩径直管段中气固两相管流流场的数值模拟为例,分析了气固两相管流流场特征以及颗粒的冲蚀情况,全面展示了 CFX 软件的模拟流程,对于 CFD 技术进一步有效应用于油气储运工程领域具有重要的现实意义。     

CFD模拟技术在温室室内环境研究中的应用

介绍了CFD模拟技术在国内外的应用现状和在温室冬季供暖及温室夏季通风中的应用现状.在此基础上,提出了今后利用CFD研究温室室内环境的方向:结合不同地域的气象条件进行模拟研究;考虑作物对温室环境的影响,使模拟结果更贴近实际;在进行温室内温度分布方面的研究的同时,建立一些新的模型,开展室内湿度分布方面的研究.     

叶片直接PCR法在玉米转基因快速检测中的应用

采用直接PCR方法跳过DNA提取步骤直接对小块玉米植株叶片进行转基因检测,并设计出针对转基因玉米叶片进行直接PCR及多重PCR的事件特异性检测体系和程序,从而极大简化了检测步骤,大大缩短了检测时长。通过对CC-2和2A-5转基因玉米及复合转基因玉米检测待测样品叶片进行直接PCR检测后发现,该直接PCR检测方法获得的PCR检测结果准确、可靠,适用于多样品玉米叶片转基因植株的快速鉴定。     

变分问题中直接法在力学中应用

一般情况下,是把变分问题化成微分方程的边值问题来处理。但是微分方程只在少数情况下才能够积分成为有限形式。在此意义下,把变分问题归结到边值问题,反而将问题复杂化了。因此,就产生了用另外的方法来求解这一问题的要求。     

特征线法在燃气管道动态模拟中的应用

对燃气管道不稳定流进行了研究，推导了了计算管内燃气流动的特征线法和公式。特征线法从基于流体力学基本原理推导出来的连续性方程、动量方程和能量方程出发，将难以求解的偏微分方程组转移为便于工程数值计算的等价差分方程组，从而解决了燃气管道中快瞬交流的计算问题。特征线法物理概念明确，数学分析严谨，计算精度高。     

蒙特卡罗随机统计技术在软件可靠性定量分析中的应用

为了提升软件的质量,缩短软件可靠性分析的周期,可靠性的定量分析是关键。借助硬件的MTBF（平均无故障时间）,采用基于蒙特卡罗随机统计方法的一种错误随机植入模型技术,进行软件可靠性定量分析。实例证明,该方法可用来衡量“测试工作的有效性”,在某种程度上作为测试是否能结束的一项标志。     

CFD在温室室内环境研究中的应用

介绍了计算流体力学(CFD)仿真技术的基本理论和应用方法,认为CFD仿真主要包括前处理、求解和后处理3个步骤,且目前大多研究者采用将CFD数值模拟结果与测试数据进行对比的方法,验证应用所建CFD模型进行数值模拟的可行性。重点分析了CFD在国内外温室(冬季温室、夏季温室和日光温室)热环境研究中及温室流场(温室自然通风流场、有防护网温室流场和温室机械通风流场)中的应用现状。在此基础上,提出了今后利用CFD研究温室室内环境的方向:开展多种类型温室的研究,确定合适的边界条件,并对模拟结果的准确性进行评价;对我国不同地区、不同气候条件下的温室热环境开展CFD数值分析,使研究更系统、更完善;引入不同作物CFD模型,研究作物对温室小气候环境的影响,以实现更贴近实际精度的数值模拟。     

线性回归法在水文预测预报中的应用

通过运用线性回归法,对某水文站历史水文观测资料进行分析计算,以年降水量为自变数X,年最高观测水位值为依变量Y,求出相应的线性回归方程,找出年降水量与年最高观测水位关系,再根据气象部分关于年降水量的预测值,即可预测出来年可能出现的最高水位,以期为防汛抗旱提供决策参考。     

蒙特卡洛仿真技术在工程进度计划中的应用

总结了网络计划的研究概况,在随机网络计划中引进蒙特卡洛仿真技术。结合管道水平定向钻穿越工程进度管理实例,在其网络计划中应用蒙特卡洛仿真技术进行分析,以概率形式确定关键工作和施工工期,为项目经理进行进度管理提供更多更充实信息。     

车辆故障数据处理方法的蒙特卡洛模拟

提出了一种车辆可靠性分析中威布尔分布的参数估计公式,并用蒙特卡洛法进行了模拟验证模拟结果表明,参数估计公式正确,采用蒙特卡洛法进行模拟验证可行。     

Analysis of laser light propagation in kiwifruit using backscattering imaging and Monte Carlo simulation

The propagation of laser light in kiwifruit (Actinidia deliciosa) tissue was measured by backscattering imaging and modelled with the Monte Carlo (MC) method. The parameters of the vision system (8 bit/channel camera, 27.42 μm/pixel resolution) and the laser module (785 nm, 45 mW, Ø1 mm) were utilized in simulation. The required number of the photons was optimized with time-resolved MC model. The injected photon pulse travelled further than the beam radius and the calculated intensity fell below the noise level of the camera within 1 ns time. This short pulse contains 2.49 × 10⁸ photons and its application reduced computation load compared to the amount emitted within the integration time of 0.5–8.3 ms. The statistical effects of the optical properties of the tissue, scattering coefficient (μ_s) absorption coefficient (μ_a) and anisotropy factor (g), on photon flux was evaluated within ±20% range relative to expected mean values of μ_a = 0.9 cm⁻¹ and μ_s = 40 cm⁻¹. The anisotropy factor was taken into account using the Heyney–Greenstein phase function and was adjusted to g = 0.8 ± 20%. Because individual significance of each optical property was also analysed, scattering (μ_s) and transport corrected reduced scattering coefficients (μ^′_s=[1−g]μ_s) must be distinguished. The multi-factor ANOVA test pointed out the highest importance (p < 0.001) of the anisotropy factor amongst scattering and absorption coefficients.In the kiwi backscattering images, rotation of the intensity profiles was observed as a result of changing anisotropy. The measured and calculated profiles were compared to estimate the anisotropy factor of kiwifruits. Significant difference (p < 0.01) was found between anisotropy of premium quality and overripe pieces with respect to the fruit texture properties.     

基于蒙特卡洛模拟预测正交胶合木（CLT）顺纹抗压强度

基于《木结构试验方法标准》测试锯材和正交胶合木（CLT）顺纹抗压强度,采用正态分布、对数正态分布、威布尔分布函数进行数据拟合,利用K-S检验判断拟合优度,基于复合层板理论利用蒙特卡洛模拟预测CLT顺纹抗压强度。结果表明,CLT和锯材的顺纹抗压强度平均测试值分别为39.96 MPa和30.41 MPa;采用威布尔分布的拟合优度最高;CLT抗压强度的预测值与实测值相对误差在8%以下,采用蒙特卡洛模拟数据预测CLT顺纹抗压强度平均值和5%分位值的相对误差分别为5.8%和-0.8%,具有更高预测准确性。     

基于可拓理论和蒙特卡洛模拟的食品产业集群发展潜力研究

为在传统定性分析食品产业集群发展状态的基础上实现对其发展潜力的定量评价,构建了一套包括IMS 3个二级指标、6个三级指标和14个四级指标的评价指标体系,确定指标的等级并进行量化,采用熵权法和EAHP结合法确定指标权重,基于可拓理论建立食品产业集群发展潜力物元可拓模型,根据最大隶属度原则确定指标和发展潜力的隶属等级,对模型进行蒙特卡洛模拟以确定敏感性因素,最终以漯河市食品产业集群为例进行分析,得出其IMS指标和发展潜力在评价期间均在不断加强。     

基于Monte Carlo模拟流量变异性对灌水质量影响的评价

为了更精确地进行灌区灌溉系统的设计与管理,基于Mome Carlo模拟方法模拟灌水流量的变异状况,借助SRFR灌溉模型评价灌水流量变异性对灌水质量的影响,并建立稳健度指标反映其影响程度。提出了合理有效的评价方法,并给出了灌区畦灌方式运行的评价案例。结果表明,灌水质量受灌水流量的变异性影响越大,灌水均匀度对灌水流量的敏感性大于灌水效率。稳健度指标数值越高,说明此流量变异性对灌水质量的影响程度低,稳健度达到80％以上,说明该灌水流量方案对于该区域灌水的应用性良好。     

三交组合ADAA模型和种子模型的Monte Carlo模拟分析

采用Monte Carlo模拟验证了三交方式遗传模型及其统计方法的可靠性．结果表明：(1)采用MINQUE(1)法可以无偏地估计ADAA模型中的各遗传方差分量，采用MINQUE(0／1)法可以无偏地估计种子模型中的各遗传方差分量；在种子模型中，当直接加性与母体加性效应间的协方差、直接显性与母体显性效应间的协方差不存在或不重要时，可利用MINQUE(1)法对缩减的种子模型进行重新分析，并获得无偏的分析结果。(2)分析ADAA模型或种子模型需要亲本、单交F1和三交F13个世代，在此基础上增加新的世代或扩大样本容量更有利于提高方差分量和遗传效应的估算(预测)效益。(3)ADAA模型或种子模型中各遗传效应分量可采用AUP法进行无偏地预测。     

基于蒙特卡洛方法的集鱼灯海面照度模型建立

集鱼灯照度分布计算和模拟是研究灯光渔船集鱼灯合理布置的重要途径。利用海表面风速、相对湿度数据、集鱼灯参数、渔船参数,在分析光子传输特性的基础上,运用蒙特卡洛方法建立灯光渔船集鱼灯海面照度模型。该模型利用米氏散射计算相对湿度与海表面风速对光子的吸收和散射,并考虑光子进入水面时海表风速对菲涅尔反射的影响。研究模型与叠加法比较,结果表明,该模型的理论计算值与实测值线性拟合斜率系数更接近1。计算不同风速及相对湿度的海面照度,结果表明：照度随着与船中线距离的增大而先增大后减小;相对湿度一定,随着与船中线距离的增加,先是风速越大照度越大,随后风速越大照度越小;风速一定,相对湿度对海面照度影响较小。本研究旨在建立一种集鱼灯海面照度模型,为今后灯光配置研究提供理论基础。     

蒙特卡洛模拟法在城中村拆迁改造风险评估中的应用

运用专家调查法和蒙特卡洛模拟相结合的研究方法,以项目内部收益率和净现值为指标,建立了城中村拆迁改造风险评估模型,对城中村拆迁改造风险进行了评估,并以实例进行了论证。