利用Chapman—Enskog展开求解粒子平衡分布函数

格点Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ方法是一种基于分子运动论的模糊拟性流动的数值方法，粒子平衡分布函数是这种方法中的重要物理是，本文利用Ｃｈａｐｍａｎ－Ｅｓｎｋｏｇ展开求解粒子平衡分布函数。     

视频序列的多特征粒子滤波跟踪方法

提出了一种应用于视频序列的多特征粒子滤波（PF）跟踪算法,该方法在重采样后,对每一粒子应用CamShift算法,使所有粒子都趋于一个局部稳定的位置附近. 其中,权重中的似然函数根据颜色与边缘直方图分布的Bhattacharyya系数更新．该方法结合了CamShift计算量小的特点,使PF用较少的粒子能够对目标较准确的跟踪. 实验结果表明,该方法对遮挡具有一定的鲁棒性．     

迭代扩展卡尔曼粒子滤波器

提出了一种基于迭代扩展卡尔曼的粒子滤波新方法．该方法利用迭代扩展卡尔曼滤波的最大后验概率估计产生粒子滤波的重要性密度函数,使重要性密度函数能够融入最新观测信息的同时,更加符合真实状态的后验概率分布．仿真结果表明,提出的迭代扩展卡尔曼粒子滤波的估计性能要明显优于标准的粒子滤波、扩展卡尔曼粒子滤波和unscented 粒子滤波．     

一种改进的粒子滤波算法

针对标准粒子滤波算法存在的粒子退化现象而导致滤波精度低的问题,研究了容积粒子滤波算法,利用最新提出的容积卡尔曼滤波算法,在粒子滤波观测更新过程中计算分布函数的均值和方差,得到能够更准确的表示概率密度函数真实分布的重要性密度函数.仿真结果表明,较之于标准粒子滤波和无迹卡尔曼滤波算法,容积粒子滤波算法滤波精确度更高,是一种理想的非线性滤波估计策略.     

基于模糊推理的带收缩因子的粒子群算法

为了提高粒子群算法的搜索性能,本文提出了一种基于模糊推理的改进方法。通过模糊推理调整算法参数:对学习因子c1和c2进行自适应调整,平衡粒子向自身经验和向群体经验学习的能力;收缩因子χ也通过模糊规则随之调整,从而平衡粒子的全局搜索能力和局部搜索能力。通过对多个基准测试函数的进行仿真实验,并与标准的粒子群算法和带收缩因子的粒子群算法相比较,结果表明改进后的算法的性能更好,尤其是对具有多个局部极值点且极值相差不大的多峰函数的优化更有效。该算法具有一定的实际应用价值。     

电子-光子-声子相互作用系统的量子场论描述

提出了描述电子－光子－声子相互作用系统的相对论协变形的Ｌａｇｒａｎｇｅ量,给出了系统的能量、动量、角动量;相互作用系统Ｌａｇｒａｎｇｅ量是奇异的,根据Ｄｉｒａｃ理论,导出了系统的规范变换生成元,给出了系统的Ｆ－Ｓ路径积分量子化以及相空间Ｇｒｅｅｎ函数生成泛函;并应用场论中的Ｇｒｅｅｎ函数方法,给出了系统的粒子分布函数．     

采用扰动加速因子的自适应粒子群优化算法

针对粒子群算法容易陷入早熟收敛和搜索效率不高等问题,分析了几个现有的改进粒子群优化算法．在粒子对称分布有利于提高搜索结果的基础上,对粒子群优化算法进行了改进．改进后的算法可以在运行过程中的不同阶段自适应地以余弦函数的变化方式调整惯性权重系数;在加速因子线性变化的基础上,基于一定的条件对加速因子进行扰动;并确定了相应条件参数的参数取值．通过几个经典的函数,对该算法进行了验证,并与相关文献中改进的粒子群优化算法进行了对比．结果表明,新算法不仅显著提高了收敛速度,而且能有效地改善早熟现象．     

求解二层规划问题的改进粒子群算法

两层规划问题是一个NP-难问题,这意味着它很难被求解．基于粒子群算法提出了一种求解二层规划问题的方法,通过分离目标函数和约束函数,使每个粒子拥有双适应值,并通过双适应值来决定个体优劣．应用了一种自适应保留不可行个体的策略．数值结果表明了算法的有效性．     

振动形成的单一尺寸硬球晶的结构表征及其动力学的离散元模拟

采用离散元（DEM）数值方法结合物理实验,分别实现了单一尺寸硬球在三维（3D）间歇振动及批量加料条件下堆积的有序化（结晶）,通过对晶体的结构表征、数值仿真中的微观性能如配位数（CN）、径向分布函数（RDF）、角分布函数（ADF）、Voronoi／Delaunay孔的尺寸分布、力的网络分析以及晶体形成过程中的动力学分析,得出如下结论：（1）数值仿真和物理实验中所获得的均为{111}取向FCC晶体,晶体中粒子的最大堆积密度可达0．74;（2）晶体中粒子的配位数分布在CN=12处出现峰值,表明每个粒子具有12个近邻;RDF和ADF分布表明堆积粒子之间分别在径向具有长程相关性及角度上具有相关性,这是晶态结构的典型特征;Voronoi／Delaunay孔的尺寸分布与非晶态相比表现为高且窄的曲线,且向左移,表明所获得的硬球晶中孔隙很小且分布均匀;粒子间力的网络更直观地表明了晶体的结构,同时还指出在FCC硬球晶中分别存在着面内的力和面问的力,其中后者小于前者;（3）晶体形成过程中的速度场和力场等动力学信息的变化表明粒子在堆积过程中一旦形成有序,它将作为一个整体运动,并为后续粒子的有序化提供模板,起到了结晶的晶核的作用．     

沿晶脆性断裂的非平衡统计理论研究

目的研究晶体中的沿晶脆性断裂行为．方法用非平衡断裂统计理论框架并且考虑了晶体内部三叉结对裂纹阻塞的影响．结果在非平衡断裂统计理论框架下统一导出了沿晶微裂纹长大速率、沿晶断裂几率、可靠性、断裂强度统计分布函数、断裂韧性以及一些随晶粒尺寸变化的统计平均值等物理量．结论建立了沿晶脆性断裂非平衡统计理论．     

用格子Boltzmann方法研究二维Burgers方程

给出了一个求解二维Burgers方程的格子Boltzmann方法.分析了相应格式的单调性和稳定性,得到了格式的单调性条件,并证明了在此条件下,格式是L∞稳定的.研究表明,通过引入适当形式的平衡分布函数,采用简单的5速正方格子模型可以恢复宏观Burgers方程.通过与标准二阶精度的有限差分解的比较,证明了本文的格子Boltzmann方法(LBM)是简单而有效的.     

模拟颗粒布朗运动的格子Boltzmann模型

通过在格子Boltzmann方法的迭代格式中附加描述分子热运动涨落的分布函数,建立了描述颗粒布朗运动的涨落格子Boltzmann模型,给出了分布函数满足的条件以及在D2Q9格子模型下的具体表达形式.通过Chapman Enskog展开推导,得到了考虑分子热运动涨落的宏观流体动力学方程.在此基础上,对单颗粒在流场中的布朗运动进行了数值模拟,得到了颗粒运动的均方速度及速度、角速度时间自相关函数.结果表明,均方速度满足能量均分定理,说明颗粒最终达到热平衡;颗粒速度、角速度时间自相关函数符合理论预测的t-1、t-2衰减规律.数值结果证明了所建立模型的正确性,为采用格子Boltzmann方法模拟颗粒的布朗运动提供了有效的方法.     

基于CFD方法的无限大平板热扩散数值模拟

传统CFD方法在求解不可压缩流动Navier⁃Stokes方程时,压力方程具有椭圆形,无法推进求解,收敛性较差,因此传统CFD方法具有一定的局限性。对此研究格子玻尔兹曼方法与传统CFD方法的计算效率与准确性,以恒温边界的平板热扩散问题为例,分别运用有限元体积法、有限差分法及格子玻尔兹曼方法对平板间的温度场进行求解,通过对比求解结果及归一化迭代步数,明确格子玻尔兹曼方法计算的可行性、准确性与高效性。结果表明,相同物理模型条件下,格子玻尔兹曼方法和有限差分法的求解准确性要略优于有限元体积法;格子玻尔兹曼方法的求解速度最快,迭代步数最少,有限差分法、有限元体积法求解速度最慢。     

基于LBM流固耦合算法的桥梁颤振稳定性分析

为有效分析风-桥梁的相互作用和研究桥梁的颤振稳定性问题,发展了一种显式求解流固耦合问题的LBM数值模拟方法。将传统大涡模拟的亚格子涡黏性模型—动态Smagorinsky模型（Dynamic Smagorinsky Model, DSM）引入多松弛时间格式的格子玻尔兹曼方法(Multiple Relaxation Time–Lattice Boltzmann Method,MRT-LBM)中,在MRT-LBM框架下构造了一种显式运算的大涡模拟方法—MRT-LBM-DSM作为流固耦合算法的流场求解器;将结构视为弹性支撑于流场中的刚体,其运动方程采用Runge–Kutta法求解;利用格子玻尔兹曼方法(Lattice Boltzmann Method,LBM)的移动边界技术更新流固耦合面的位置,实现了流固耦合问题的松耦合分区求解。基于LBM流固耦合算法编制计算程序对Great Belt东桥的颤振稳定性问题进行了分析。研究表明由LBM流固耦合算法计算得到的Great Belt东桥颤振临界风速与试验和其他数值结论吻合良好,初步说明LBM流固耦合算法可以较为准确地预测颤振现象的发生。     

A simple lattice Boltzmann scheme for low Mach number reactive flows

For simulating low Mach number reactive flows, a simple and coupled lattice Boltzmann (CLB) scheme is proposed, by which the fluid density can bear significant changes. Different from the existing hybrid lattice Boltzmann (HLB) scheme and non-coupled lattice Boltzmann (NCLB) scheme, this scheme is strictly lattice Boltzmann style and the fluid density couples directly with the temperature. Because it has got rid of the constraint of traditional thought in lattice Boltzmann scheme,on the basis of the equality among the particle speed c, the time step △t and the lattice grid spacing △x held, both c and △t can be adjusted in this scheme according to a "characteristic temperature" instead of the local temperature. The whole algorithm becomes more stable and efficient besides inheriting the intrinsically outstanding strong points of conventional lattice Boltz-mann scheme. In this scheme, we also take into account different molecular weights of species, so it is more suitable for simulating actual low Mach number reactive flows than previous work. In this paper, we simulated a so-called "counter-flow" premixed propane-air flame, and the results got by our scheme are much better than that obtained by NCLB. And the more important thing is that the exploration in this work has offered a kind of brand-new train of thought for building other novel lattice Boltzmann scheme in the future.     

Multi-scale Modeling of the Ionic Diffusivity of Cement-based Materials

A new multiscale numerical approach was presented to predict the ionic diffusivity of cement based materials,which incorporated the lattice Boltzmann method,the conjugate gradient method,and the random walk method.In particular,the lattice Boltzmann method was applied to model the ionic diffusion in pore space of cement paste,while the upscaling of effective ionic diffusivity from cement paste(mortar) to concrete was processed by means of the conjugate gradient method and the random walk method.A case study was then presented,i e,the chloride diffusivity of concrete affected by sand content and gravel content.It is shown that the results of numerical prediction agree well with those of experimental measurements adopted from literatures.The multiscale numerical approach provides a prior assessment of ionic diffusivity for cement based materials from a microstructural basis.     

基于格子玻尔兹曼方法的岩心切片渗流通道研究

格子玻尔兹曼方法以其能够处理复杂几何边界,在数字岩心多孔介质流动模拟中被广泛应用。以渤海S油田东营组储层数字岩心切片为研究对象,在图像处理基础上,运用格子玻尔兹曼方法开展二维孔隙流动模拟及速度场表征,通过改变模拟条件,分析不同生产压差、孔喉优化对切片渗流通道的影响。结果表明,生产压差仅能改变各通道的渗流速度;岩石孔径是影响渗流通道分布的主要因素;孔喉优化能够有效调整渗流通道,提高微观孔隙波及程度。     

偏微分方程的 Lattice Boltzmann 解法

介绍了用ＬａｔｉｃｅＢｏｌｔｚｍａｎｎ（ＬＢ）方法求解偏微分方程的原理和方法，建立了一维ＬＢ模型；通过对典型算例的计算分析，验证了ＬＢ方法的有效性．     

大功率MIP中激发温度和电子密度的测定

在假设局部热力学平衡的前提下,分别采用Boltzmann作图法和Saha-Eggert解离平衡计算法测定了大功率微波诱导氮等离子体的激发温度和电子密度。实验结果表明,当选择的元素和光谱线不同、引用的跃迁几率等文献参数不同时,会导致激发温度和电子密度的测定结果显著不同。     

Numerical Predictions of the Effective Thermal Conductivity of the Rigid Polyurethane Foam

A reconstruction method is proposed for the polyurethane foam and then a complete numerical method is developed to predict the effective thermal conductivity of the polyurethane foam. The finite volume method is applied to solve the 2D heterogeneous pure conduction. The lattice Boltzmann method is adopted to solve the 1D homogenous radiative transfer equation rather than Rosseland approximation equation. The lattice Boltzmann method is then adopted to solve 1D homogeneous conduction-radiation energy transport equation considering the combined effect of conduction and radiation. To validate the accuracy of the present method, the hot disk method is adopted to measure the effective thermal conductivity of the polyurethane foams at different temperature. The numerical results agree well with the experimental data. Then, the influences of temperature, porosity and cell size on the effective thermal conductivity of the polyurethane foam are investigated. The results show that the effective thermal conductivity of the polyurethane foams increases with temperature; and the effective thermal conductivity of the polyurethane foams decreases with increasing porosity while increases with the cell size.