围岩突变的时空预测研究

根据监测成果,试图提出一种较为合理可行的分析围岩是否稳定的非线性方法.通过R/S分析法定性分析与BP网络定量预测,不仅确定了潜在的开裂剖面与受波及剖面,而且预测了安装在上述剖面的3套仪器各测点20天内的围岩位移情况,在此基础上,基于突变理论,探讨了潜在的危险剖面是否可能出现开裂、开裂的具体时间以及裂缝深度等问题,提出了围岩开裂的时空判据.研究结果显示,基于突变理论的测点位移-时间序列满足条件△＜0,则测点所处剖面为潜在开裂剖面.另外,开裂剖面的连续位移-时间序列的△出现最大正峰值是围岩即将开裂的征兆与警示,出现最小负峰值的时间则是围岩的可能开裂时间.     

露天矿边坡变形破坏位移速率的分形特征

应用分形理论研究了某露天矿边坡滑体的监测位移速率的时间序列．结果表明，该时间序列具有分形特征．同时讨论了求得时间序列饱和分形维数的相空同维数的选择以及尺码r的取值范围．     

SK型静态混合器内瞬时速度时间序列分形识别

为了研究静态混合器内湍流速度的非稳态特性,在湍流状态下(Re= 3972 ~11916)利用激光多普勒粒子分析仪下对直径为0.04 m、长径比为1.25的SK型静态混合器的3维湍流瞬时流场进行测量.基于小波阈值消噪理论和分形理论,选用Sym小波基在不同消失矩Ⅳ对瞬时速度时间序列进行多尺度分析.结果表明:静态混合器内瞬时速度信号呈现低维非周期长程自相似分形特性,Hurst指数在0.845～0.896之间波动;单个混合元件内,随着轴向位置的增加,Hurst数值先减小后增大,随着径向位移的增大Hurst数值呈先增大后减小的双峰分布;元件衔接处速度波动信号奇异性最强,N=8时速度波动信号分解误差最小.     

污水流量序列关联维数的计算

为了获得污水管网非恒定流模拟精度要求的节点流量过程线,应用分形理论对污水流量序列的变化特性进行研究,并初步分析其中是否存在分形特征.首先,应用延迟时间法(G-P法)重构污水流量序列的相空间,计算关联维数;然后对北京市2个污水处理厂日进厂流量记录进行了研究.为了得到可靠的关联维数,分别研究了时间滞时τ=△t和τ=4△t 2种情况.研究结果表明:①污水流量序列中存在分形特性;②τ=△t时,lnC(r,M)～ln r曲线存在明显的直线段,能够估计到饱和时的关联维数:0.49(污水厂A)和0.53(污水厂B);③τ=4△t时,lnC(r,m)～ln r曲线也存在较为明显的直线段,关联维数为0.75(污水厂A)和0.44(污水厂B);④2个污水流量序列的关联维数定量地说明污水厂流量来源较单一.     

基于多重分形理论的河流氨氮时空演变分析

基于时间序列相空间重构思想和多重分形理论,对安徽省某市河道型水源地氨氮的时间序列进行分析,合理选取嵌入滞时τ,采用Grassberger和Procaccia提出的混沌吸引子的G-P算法,构建n维相空间,计算嵌入维数m和分形维数D.计算结构表明:当嵌入维数达到9以后,河流氨氮时间序列动力学系统具有稳定的分形维数1.886,说明有2个因子在影响该水源地氨氮的动态变化,并且该系统的有效自由度为9,为水质系统建模时提供了变量数的上界.     

乌东德水电站地下厂房层状节理岩体稳定性研究

摘要：随着我国水电资源开发的推进,越来越多水电站修建于高山峡谷之中,受地形地貌的影响,大量水电站厂房布置于层状岩体之中,定量分析层状节理岩体地下厂房变形并评价其稳定性成为亟需解决的重要课题。本文结合现场监测及数值模拟结果,分析不同密度层状岩体对于地下厂房变形的影响。对多点位移计、声波测试、微震监测等多种监测结果进行整理和归纳,从多角度揭示围岩变形规律及内部损伤情况。另外基于厂区工程地质特性、地应力实测资料,利用通用离散元程序UDEC对7#机组典型剖面进行数值分析,得到地下厂房开挖后的应力场、塑性区、位移场分布规律,揭示围岩潜在破坏区域。数值模拟与微震监测结果共同表明：围岩第VI层（高程815.40~809.00 m）开挖时,上游边墙812 m高程位移增加最快,微震事件数量大幅增长。水平向应力卸荷程度大于竖向应力卸荷程度;整体上主厂房上游侧位移大于下游侧,最大变形出现在上游边墙812 m高程附近,此处围岩屈服深度最大,围岩屈服集中区域与变形场分布基本一致,上游层状节理比下游密集是造成上下游变形差异的主要原因。围岩变形与层状节理分布关系密切,开挖活动将引起围岩层状节理活化,岩体损伤,围岩整体强度降低。开挖强度越大,微震事件增加越快,变形越大。乌东德地下厂房变形机制的研究对其后续施工及其安全运营具有重要意义。     

基于投影寻踪-云模型法的碾压混凝土坝综合变形监控指标拟定

针对传统单测点变形监控指标反映坝体整体结构变形性态的不足,以西北高寒地区某碾压混凝土重力坝为例,采用投影寻踪法对大坝典型断面多测点水平位移序列进行降维处理,得到位移投影值及权重位移序列,计算出加权位移值并运用云模型拟定该重力坝典型坝段运行期综合变形监控指标,研究了坝体加权位移值与环境因子变化规律的相关性,实现了大坝运行期安全性态与定量监测之间的映射关系.结果表明:该方法反映了典型断面多测点变形的相关性,弥补了单测点拟定变形指标的不足.由"3E_n规则"拟定的变形监控指标为15.007 mm,与典型小概率法拟定值较接近,且均大于测点水平加权位移极大值.     

岩石声发射特征的分形分析

通过岩石单轴压缩声发射实验，利用G-P算法计算了不同应力水平下的声发射时间序列的关联维数。研究发现关联维数值随相空间维数m的增大而增大，当m较大时趋于稳定。实验发现多数岩样在应力水平为极限应力的60％以前，分维值呈增大趋势。当达到破坏应力时，分形维数降低到一个最小值。这表明岩石声发射关联维数的变化反映了岩石内部损伤演化情况，分形维数的降低意味着主断裂或破坏的发生。     

利用VMD的双标度分形维数特征提取方法

为从机械振动信号中提取出有效特征进行故障诊断,提出一种利用变分模态分解(VMD)求取振动信号双标度分形维数的特征提取方法.变分模态分解通过迭代求解变分模型的方式将多分量的振动信号分解为若干个不同时间尺度的本征模态函数分量(IMF).在多维测度空间,某一时间段内多变量时间序列所占据的空间可以用多维超体体积进行度量.由于VMD得到的IMF本质上为多变量的时间序列,因此,利用IMF定义和计算多维超体体积,得到振动信号的时间尺度和多维超体体积的双对数曲线.根据分形理论和双对数曲线的突变点,对双对数曲线进行分段最小二乘线性拟合,定义并提取了振动信号的双标度分形维数特征.仿真结果表明,利用VMD方法估计分形维数的平均相对误差为4.71%,提高了分形维数估计的精确度.实测行星齿轮箱振动信号对比实验结果表明,利用VMD双标度分形维数特征能够更好地表征机械振动信号的分形特征,行星齿轮箱故障诊断准确率达到了100%.     

具有分形表面裂隙的渗流特性研究

采用有限元方法数值模拟了分形裂隙的渗流场问题.利用二元分形插值函数模型插值出裂隙的粗糙曲面,生成多个粗糙裂隙的有限元模型.根据稳态渗流问题的Darcy定律,计算不同分形维数下裂隙剖面的等效导水系数.研究表明,裂隙剖面的分形维数越大,它的粗糙程度越强,裂隙剖面的等效导水系数会随着分形维数的增加而降低.在裂隙剖面的分形维数为常数的条件下,相继对剖面两端施以逐渐增大的压力差,流体通过横断面的平均流速会随着压力差的增加而增加,而裂隙剖面的等效导水系数则会随着压力差的增加而减小.     

基于分形V/S分析的电力股票长记忆性研究

利用Cajueiro等人提出的估计Hurst指数的新方法--V/S分析,研究我国电力行业最具代表力的股票--江电力股票的非线性特征.通过对该股票日收益率及其波动率序列的V/S分析,得出它们的Hurst指数均大于0.5,这表明长江电力股票价格序列是一个分形时间序列,呈现明显的长记忆性特征.     

分形技术在气固流化床起始流化状态研究中的应用

基于分形技术研究了气固流化床从固定床向流态化床转变过程中压力波动信号的有关特性．目的在于寻求判断这种转变的方法．在将分数布朗运动(fBM)作为压力波动信号数学模型的基础上,采用R／S分析法从信号的时间序列中提取出Hurst指数,并观察它在不同表观气速下的变化．实验结果表明,信号的Hurst指数在起始流化速度附近有一个强劲的峰值,运用Hurst指数可进行起始流化速度的估计．     

铀尾矿氡析出率的Hurst指数与分形特征

铀尾矿氡的析出是一个重要的环境问题.通过室内实验测定了铀尾矿氡析出率随时间的变化,结果表明尾矿中氡析出率随时间呈现明显的非周期振荡变化.应用R/S方法对所获得的氡析出率时间序列数据进行了分形分析,其整个时间序列数据的Hurst指数为0.83,分维值为1.17.移动Hurst指数在大多数情况下位于0.5-0.8之间,实验后期的Hurst指数部分位于0.5以下,表明铀尾矿氡析出率长期趋势不满足随机游走理论,氡析出率具有长期记忆性,但是短期记忆性不显著.尾矿中氡的析出是一个确定性的混沌动力学过程.     

小波变换在分形信号参数估计中的应用

分形信号和Ｈｕｒｓｔ指数的提取是一个十分重要的研究方向,从此提出了一种新的基于小波变换和分数高斯噪声模型的Ｈｕｒｓｔ指数提取方法,分别推导了分形信号和白器材怕的小波系数统计量的公式,在此基础上用最大似然法进行参数估计,与传统方法的实验表明,该方法具有较高的稳定性。     

基于小波变换的1/f类分形信号的参数估计

为了估计1/f类分形信号模型———分数布朗运动的自相似参数,对离散分数高斯噪声进行了Haar小波变换。根据细节小波系数方差和尺度的关系,在最小二乘法的基础上推导出一种估计算法。在仿真中,和EM算法相比较,以方均根误差为指标说明了本文方法的有效性和优越性,同时讨论了数据长度和小波分解的尺度对本文算法精度的影响。     

降水酸度时间序列的长程相关性

利用R/S分析方法分析了分别来源于美国North Dakota(1980～2000年)及我国常德市(1990～1999年)的降水酸度月均值时间序列,证实了降水酸度时间序列中存在长程相关性.其Hurst指数H>0.5,表明其变化表现为分形布朗运动,各月份降水酸度值是相互关联的.长程相关的时间可达8～9年,表明长程相关性是降水酸度趋势预测中必须考虑的重要因子。     

电站煤粉锅炉炉膛压力的分形特性

电站煤粉锅炉炉内过程是一个复杂的非线性时变过程,在传统的线性分析基础上引入非线性分析方法具有一定的现实意义.基于分形原理,以某电厂超超临界1 000 MW机组为例,针对电站8种典型工况分别对大量炉膛压力序列进行R/S分析,计算得到炉内压力序列的Hurst指数,分析了炉内压力波动情况与其Hurst指数间的关系,以期为锅炉燃烧优化调整提供有益的指导.     

Extended fractal properties of the AR spectrum and its application in weak target detection in sea clutter background

This paper mainly studies the extended fractal properties of the power spectrum of the sea clutter. To overcome the deficiencies of Fourier transform analysis, the power spectrum of the sea clutter is obtained by autoregressive(AR) spectrum estimation. The AR model is a linear predictive model, which estimates the power spectrum of the sea clutter from its autocorrelation matrix and has a higher frequency resolution than Fourier analysis. This paper concentrates on analyzing the extended fractal property of the power spectrum based on AR spectral estimation and its application to weak target detection. Firstly, fractional Brownian motion (FBM) is taken as an example to prove the self-similar property of the power spectrum. Then, the real measured X-band data is used to analyze the multi-scale Hurst exponent of the AR spectrum of the sea clutter and its optimized scale interval. Finally, a novel detection method based on the multi-scale Hurst exponent of the AR spectrum is proposed. The results show that the proposed method is effective for weak target detection in sea clutter background. Compared to the existing extended fractal method and the traditional CFAR method, the proposed method has a better detection performance in the low SCR condition.     

基于系数相关性的多尺度Kalman滤波器组的GPS共视观测数据算法

运用基于小波系数相关性的多尺度Kalman滤波器组算法处理GPS共视观测数据。在假设GPS共视钟差数据具有1/f分形特性的条件下,用基于小波变换的算法估计GPS钟差数据的自相似参数H。当0相似文献   

基于分形理论的电站燃烧稳定性监测

针对电站锅炉状态监测中无法定量评价燃烧稳定性能的不足,研究基于分形原理的炉膛压力R/S分析,计算相应的Hurst指数。根据电站常规运行方式,定义稳态、变负荷和异常三种典型工况,指出典型工况的燃烧稳定性能优劣可由计算得到的Hurst指数近似衡量。以一台600 MW电站锅炉为例,验证了该指数对于燃烧状态实时监测的有效性和实用性。