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关键词： 最优理论   流量估计   数学模型   小波神经网络  

摘要： 对于港口和内河航运监管部门来说,准确的估计航道内船舶的流量是一项非常重要的工作,可以为港口的交通管理、航道的规划提供数据依据,提高航运交通的安全性。本文重点介绍了船舶流量估计模型的不同维度,建立了船舶流量特征的分析模型,最后结合最优理论和小波神经网络算法设计了船舶理论估计的最优模型,并对该流量估计模型进行了仿真。

关键词： 配股   股东财富   数学模型  

摘要： 目前有关配股对股东财富影响方面的研究,大多是结合例题针对全部股东参与配股时股东财富的变化和部分股东参与配股时未参与配股股东财富的变化。而本文则是运用数学模型对全体股东参与配股时股东财富的变化和部分股东参与配股时参与配股股东、未参与配股股东以及全体股东的财富变化及其规律进行了相对全面的分析和探讨,同时发现了股东的平均持股成本。期望本文的研究能对公司配股方案的制定和相关投资者提供一定参考。

关键词： 防水锤空气阀   数学模型   进排气特性   数值模拟   流固耦合   节流塞  

摘要： 防水锤空气阀作为一种构造简单、造价低,安装维修方便的水锤防护装置,广泛应用于长距离供水工程中。但由于空气阀选型不合理,安装位置不当以及其内部结构等原因,造成阀体破损、失效甚至对供水系统产生危害的事故屡有发生。现阶段,防水锤空气阀无统一的设计生产标准,且内部结构复杂,形式多样。即使是同种规格的空气阀,其进排气特性也多有不同,使得水锤防护效果有明显差异,依靠经验选型已不能满足工程的安全性及经济性要求。因此,有必要对防水锤空气阀数学模型、内部结构以及防护水锤效果进行研究,进而为其设计和选型提供理论支持。本文主要从理论模型、试验研究以及数值模拟三个方面对防水锤空气阀展开分析研究,主要研究内容及结论如下:(1)由喷管的气流特性推及空气阀进排气计算模型,在此基础上,结合防水锤空气阀的结构特点和工作原理,提出动态进排气系数的概念,进一步优化空气阀进排气数学模型。(2)以DN100防水锤空气阀为研究对象,展开进排气试验与仿真数值模拟研究,在验证数值模拟结果的可靠性后,分别对空气阀在大量排气阶段、节流排气阶段及负压吸气阶段的进排气特性和节流塞表面应力应变进行分析,为空气阀数学模型的求解以及水锤防护效果研究提供依据。(3)保持防水锤空气阀主阀体不变,选取不同节流塞中心孔径,利用数值模拟,探究中心孔径对空气阀节流排气性能的影响规律,分析节流塞结构特性,为空气阀选型及内部结构设计提供参考。(4)以山西省某泵站输水工程为依托,利用求解的防水锤空气阀进排气数学模型,对空气阀输水管路水锤防护性能进行分析,为供水系统的安全运行提供技术支持。

关键词： 致密低渗砂岩   含水饱和度   数学模型   水封气   渗吸   核磁共振  

摘要： 能源是我国经济增长的重要血脉,经济增长需要包括天然气在内的能源来支撑。当前我国天然气产业正进入新的发展阶段和国家倡导加快开发清洁能源能转型的关键时期。有水气藏占我国天然气气藏总量较高,且普遍存在开采难度大,采收率较低的现象。有水气藏中低渗致密砂岩储层在钻完井及开发过程中存在的水封气,对产量损害严重,水封气如何解封是提高该类储层高效开发的关键。本文在现有的实验条件和渗流理论基础上,利用核磁共振技术探讨不同类型岩心的渗吸水能力;利用非稳态渗流评价模型和核磁共振试验装置评价不同类型岩心、含水饱和度大小不同的情况下对气相渗流能力的影响;利用自主设计的水封气解封软件,探讨水封气形成条件及解除水封气的关键因素;最后结合现场生产动态分析技术评价水封气形成与解除对储量动用的影响。研究取得的成果主要有:(1)通过岩心的渗吸实验结合渗吸的数学模型,建立了不同类型岩心渗吸能力评价方法及评价数学模型,最终优选出Lucas-Washburn模型为最优模型;(2)在含水饱和度大小及分布对气相渗流能力的影响实验的研究基础之上,通过核磁共振对不同饱和度和不同渗吸时间下的岩心进行实验,研究结果表明:在渗吸的过程中,小孔隙优先被水充填满,然后大孔隙才开始吸水,吸水的孔径变化很小或基本不变;随着含水饱和度的增大,水逐渐占据大孔隙,且大孔隙中的水的含量变化明显,小孔隙中的水量变化较小或基本不变;(3)建立了水封气解封数学模型。以典型的有水气藏为例,根据现场排水采气实施井的生产动态数据,验证水封气形成的条件及预测数学模型的可靠性,从而指导有水气藏的高效开发。基于以上研究成果,编制了一套“水封气解封计算软件”,在X气田实际应用过程中,软件能准确识别水封程度并计算出能否解封出水封气。对提高低渗致密砂岩气藏采收率具有重要意义。

关键词： 稳定同位素   植物水分利用   土壤水   茎杆水   水线方程   数学模型  

摘要： 植物水分利用来源研究是生态学和水文学领域研究的热点问题。通过研究植物水分利用特征,可了解区域森林系统内部水循环过程。本文以长沙地区针阔混交林内樟树、刺杉、栀子花和人工经济林内板栗树、野茶花为研究对象,基于2017年3月—2019年9月期间降水量,土壤含水量观测数据和降水、土壤水、植物茎杆水和叶片水中稳定同位素数据分析研究区森林系统内不同水体稳定同位素的变化特征。其次,利用直接比较法、水线法(δH—δO线性关系)、Iso-Source模型和Mix SIR模型对5种植物水分利用来源进行分析,并比较4种方法在本区域植物水分利用来源研究中的适用性。最后,结合相关气象资料(温度T、相对湿度RH、太阳辐射R、饱和水汽压差VPD)分析不同时间尺度下影响樟树和刺杉叶片水中稳定同位素变化的主要因子。结果表明:(1)研究区降水、土壤水和各植物茎杆水中δO均表现出在湿润期(10月—次年6月)明显偏正,在干旱期(7—9月)明显偏负的变化趋势。其中,两林地下土壤水中δO季节变化随深度增加逐渐减小。受降水影响,5种植物茎杆水和两林地0—60 cm土壤水中δO随时间变化与降水中δO基本一致,两林地60—100 cm深层土壤水中δO对降水的响应则存在1—2个月的时滞。(2)当各层土壤水中稳定同位素不存在明显差异时,水线法可以很好地揭示樟树的水分利用特征,而直接比较法、Iso-Source模型和Mix SIR模型均无法准确地判别樟树的水分利用来源。在基于同位素的模型计算中,Iso-Source模型根据H和O计算得到的樟树主要吸水层位和对主要吸水层位的利用比例均存在一定差异。Mix SIR模型根据H和O计算得到的樟树主要吸水层位基本一致,且对主要吸水层位的利用比例较为接近。因此,在植物水分利用的定量研究中,Mix SIR模型则较Iso-Source模型更优。(3)研究区各植物水分利用来源存在季节变化,樟树在2017年3—6月、2017年10月—2018年6月和2018年10月—2019年6月的湿润期分别主要利用0—20 cm、0—40 cm和0—20 cm的土壤水;刺杉、栀子花和野茶花在2018年10月—2019年5月的湿润期分别对0—20 cm、0—10 cm和0—10 cm土壤水利用比例最大。随着干旱期的到来,4种植物吸水深度逐渐下移,樟树在2017、2018年和2019年的干旱期(7—9月)分别主要利用20—60 cm、0—60 cm和60—100 cm土层的土壤水。刺杉,栀子花和野茶花2019年6—7月分别主要利用20—100 cm、0—20 cm和0—100 cm的土壤水;而在2019年8—9月的干旱期,3种植物均主要利用60—100 cm土壤水。相较于其他4种植物,板栗树在生长季末期(10—11月)和生长季初期(4月)主要利用0—20 cm土壤水,在落叶期内(12月—次年3月)几乎不利用土壤水,而在生长旺盛期(5—9月)则主要利用60—100 cm深层土壤水。(4)日尺度下,在湿润期,樟树和刺杉叶片水中稳定同位素动力分馏程度大,两种植物叶片水中δO和ΔO(叶片水O富集程度)均大于干旱期,两种植物LWL的斜率则明显小于干旱期。小时尺度下,在湿润期典型晴日,樟树和刺杉叶片水中δO和ΔO均大于干旱期典型晴日,而两种植物LWL的斜率则均小于干旱期典型晴日。(5)日尺度下,樟树和刺杉叶片水中δO的富集程度主要受RH、R和VPD的影响;小时尺度下影响2种植物叶片水δO富集程度的主要气象因子分别为T、RH和VPD。其中,而在影响日尺度下植物叶片水δO富集的3个气象因子中,RH的影响最大;在影响小时尺度下植物叶片水δO富集的3个气象因子中,VPD、T的影响最大。

关键词： 数值计算   数学模型   椭圆函数   椭圆周  

摘要： 在科学与工程中,常常选定椭圆、椭球作为数学模型进行数值计算。辛普森数值积分、泰勒级数公式、龙贝格算法,都是对椭圆周长、椭球表面积进行数值计算的好工具。按不同精度要求,文章列出了椭圆周长和椭球表面积的数值计算公式,以供数学爱好者及普通工程师使用。一、序言:椭圆与椭球是科学与工程常用的数学模型星际的公转和自转,山水间的蜿蜒和盘旋,物种间的追逐和闪避……

关键词： 潜孔冲击器   快速换向   结构原理   数学模型  

摘要： 根据凿岩器械装备的设备需要,设计了一种快速换向潜孔冲击器,通过提出高效的换气方式以及简单的结构设计,以提高冲击器碎岩效率。结合冲击运动状态,进行了结构的运动状态、活塞冲击阀头的冲击能量分析。该冲击器的设计主要为解决现有冲击器能量利用率过低,以及冲击器的配气换气过程复杂,零部件结构复杂且烦琐,不利于零部件更换的问题。该气动潜孔冲击器大大提高了钻进效率和对坚硬复杂地层的适应性。

关键词： 微波破乳   离子液体   Zeta电位   界面张力   数学模型  

摘要： 项目组在前期研究中发现“无机盐”辅助微波可以显著提高含油污水的除油率,当“无机盐”作用于含聚污水时,使聚合物形成絮团,造成水的二次污染,而离子液体作为一种绿色、环保、易回收的液态“有机盐”可以避免聚合物絮凝。鉴于此,本研究提出离子液体辅助微波破乳的方法,对离子液体与微波协同破乳的可行性进行研究。本文首先按照油田采出水中聚合物的含量制备了O/W型乳状液,并对乳状液的稳定性进行评价。然后通过室内单独微波、离子液体和微波-离子液体分别对含聚污水乳状液进行破乳实验,并计算除油率,以此探究其破乳规律。同时测量含聚污水乳状液破乳前后的zeta电位、原油和含有离子液体的活性水之间的界面张力,分析微波、离子液体的破乳机理。在实验研究的基础上,通过理论分析,建立了相关数学模型并求解,得到了温度分布规律数值解,解释了离子液体、微波“热效应”与除油率之间的关系。通过实验和理论分析,得到以下结果:1.单独微波对含聚污水乳状液的破乳效果并不理想,其最高除油率仅为34.95%。制备的含聚污水乳状液的电位为-55.2m V,微波破乳后的电位为-54.3m V,表明微波辐射不能显著降低含聚污水乳状液的稳定性,也没有较好的破乳效果。2.单独离子液体破乳,阴离子为溴离子,破乳除油率随阳离子烷基链长度的增加先降低后升高,说明离子液体的破乳除油率并不是随着烷基链的长度增加而增加,当烷基链为1-癸基-3-甲基时,除油率最低为24.57%,而当烷基链为1-十六烷基-3-甲基时,破乳除油率最高达到91.12%,此时zeta电位值从-55.2m V降低到-2.53m V;1-十六烷基-3-甲基咪唑溴盐,全浓度实验条件下,随着浓度的升高,除油率先快速上升,后保持稳定,在1.25mmol/L时,达到最高破乳除油率88.30%,此时zeta电位值最低为-1.54m V,说明单独长链烷基离子液体能提高除油率,并显著降低含聚污水乳状液的zeta电位,破坏乳状液的稳定性。3.在微波辐射参数为600W,45s,离子液体浓度为1.224mmol/L时,破乳除油率为92.42%,相比于浓度为1.25mmol/L为单独离子液体破乳时只提高了1.3%,说明微波与离子液体共同破乳时,除油率与单独离子液体除油率相近,没有明显的正协同作用。4.当1-十六烷基-3-甲基咪唑溴盐加入后,油水界面张力值从0.1713m N/m降低到0.0288m N/m,降低了一个数量级,表明长烷基链离子液体具有很强的界面活性,能显著降低油水界面张力。5.建立数学模型并求解,结果表明,含聚污水乳状液的损耗因子随加入离子液体浓度升高而减小;微波辐射时,有离子液体比没有离子液体的温度低,破乳除油率没有提高,解释了离子液体作用下微波的“热效应”对含聚污水乳状液的破乳规律。

关键词： 微积分   数据挖掘   数学模型  

摘要： 数据挖掘是处理大批量数据常用的手段,为了进一步掌握数据的发展规律,笔者基于微分数学模型开展了数据挖掘方法的设计,按照微分数学模型中的联合分布函数以及随机分布函数,构建数据的高纬度相空间,并以数学模型中微分数据的存储节点为特征获取依据,获取矢量数据集合的特征。为了减少数据拟合的工作量,在完成数据收集的基础上,进行空间维度的调整,将高纬度矩阵转变为低纬度矩阵。在数据收敛的作用下,通过对信息测度的调控,采用高斯核函数进行离散数据流挖掘,以此完成数据挖掘方法的设计。此外,提出仿真实验,建立实验仿真操作平台,使提出验证的方法更具备有效性,不仅对挖掘数据的命中率更高,还可适应不同环境下的数据挖掘方式,更具备实际应用价值。

关键词： 路径规划   配送中心   数学模型   优化算法   旅行商问题   城市配送  

摘要： 物流行业被誉为经济发展的“加速器”、产业结构演变的“润滑剂”和现代企业的“第三利润源”。物流行业的发展程度已成为衡量一个国家现代化程度和综合实力的重要标志之一。发展现代物流对于提高市场经济运行的质量和效益、合理化资源配置、改善企业的投资环境、提高我国整体经济实力等方面都具有十分重要的意义。围绕着我国物流行业智能化含量低、配送中心拣货和配送消耗较大等难点问题,如何缩短订单货物的出入库路径,进一步提升货物出入库效率,实现配送中心拣货和配送作业距离、时间上的最优化,已成为现代物流业研究的重要课题之一。本文针对立体仓库的订单拣货环节,根据客户的订单需求,以遍历的路径长度和迭代次数作为评价指标,在MATLAB仿真平台上模拟堆垛机拣货过程,遍历客户订单所有待拣货位坐标,然后回到初始点。针对城市配送车辆路径规划环节,根据客户的配送坐标,考虑配送车辆成本,以配送的载重量、配送车辆个数、行驶距离、配送时间作为评价指标,合理安排配送车辆。本文主要从以下方面展开研究:(1)针对拣货过程,提出一种基于蚁群算法和遗传算法融合的方法GAACO,该融合算法是基于蚁群算法和遗传算法之间的融合,在算法的初始阶段,采用遗传算法,充分利用遗传算法的快速性、随机性、全局性和收敛性,其结果产生有关问题的初始信息素分布,在有一定初始信息素分布的情况下,再采用蚁群算法。这种算法以两种算法的优点,克服各自的缺陷,优势互补,在时间效率上优于蚁群算法,在求解效率上优于遗传算法。与基本群智能算法相比较,在路径长度和迭代次数上均有一定的提升,取得良好的效果。(2)针对配送过程,针对蚁群算法和遗传算法的优势和不足,提出一种基于遗传算法的改进蚁群算法IMACO,并应用于基于车载容量的车辆配送问题(CVRP)和基于时间窗的车辆配送问题(VRPTW),本改进蚁群的思想是将遗传算法的遗传特性融入到蚁群算法,针对蚁群算法的信息素策略进行改进,并引入遗传算法的遗传算子对蚁群算法的最优解和次优解进行二次优化。以基于车载容量的车辆配送问题(CVRP)为例,本文研究的改进蚁群算法相较于基本蚁群算法,在路径长度上减少了20.7%,寻优时间降低了25.9%,取得良好的效果。