基于混合蒙特卡洛/多项式混沌展开方法的多参数随机等离子体不确定性分析

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作者 刘江凡 刘晓妹 +3 位作者 李铮 焦子涵 徐聪 席晓莉 《电波科学学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期39-45,共7页

多项式混沌展开(polynomial chaos expansion, PCE)方法对于分析随机等离子体电磁传播不确定性已经展示出了相当大的潜力。然而,由于构建多项式混沌模型的计算量随着不确定性输入维数的增加呈指数增长,数值模拟耗时长,导致“维数灾难”... 多项式混沌展开(polynomial chaos expansion, PCE)方法对于分析随机等离子体电磁传播不确定性已经展示出了相当大的潜力。然而,由于构建多项式混沌模型的计算量随着不确定性输入维数的增加呈指数增长,数值模拟耗时长,导致“维数灾难”问题。因此,本文基于非侵入式多项式混沌(non-intrusive polynomial chaos,NIPC)方法,采用混合蒙特卡洛(Monte Carlo, MC)/PCE方法研究了多层等离子体平板电子密度不确定性对透射系数的影响,并验证了所提出方法的实用性。与MC方法相比,本文方法可以大大加快仿真的速度,有效缓解了多项式展开项的数量随着随机变量维数的增加而快速增加的缺点,同时大大降低了MC方法的仿真次数,有利于电磁模型的多参数不确定性分析。 展开更多

关键词 非侵入式多项式混沌(nipc) 不确定性分析 蒙特卡洛(MC)方法

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非嵌入式多项式混沌法在爆轰产物JWL参数评估中的应用 被引量：15

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作者 王瑞利 刘全 温万治 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期9-15,共7页

介绍了非嵌入多项式混沌法的数学模型,给出了非嵌入式多项式混沌法进行不确定度量化的主要步骤。采用此方法研究了平面、散心爆轰问题数值模拟中,JWL模型参数R1、R2服从均匀分布的随机变量时所引起的爆轰过程计算结果的不确度性,着重分... 介绍了非嵌入多项式混沌法的数学模型,给出了非嵌入式多项式混沌法进行不确定度量化的主要步骤。采用此方法研究了平面、散心爆轰问题数值模拟中,JWL模型参数R1、R2服从均匀分布的随机变量时所引起的爆轰过程计算结果的不确度性,着重分析了爆轰传播过程中压力与密度的统计特性。研究结果表明,非嵌入式多项式混沌法可以为模型输入参数不确定性的传播对输出结果响应量的影响建立一种有效不确定度评估方法,为使用JWL模型时选取参数提供参考。 展开更多

关键词 爆炸力学 JWL状态方程 参数选取 非嵌入式多项式混沌法 不确定度量化

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参数随机Lamb波频散特性的非嵌入式多项式混沌方法 被引量：1

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作者 于保华 胡小平 杨世锡 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第4期712-717,共6页

Lamb波频散特性理论分析是板状结构开展导波无损检测的基础,传统的参数确定Lamb波频散特性分析方法往往忽略名义参数与实际参数之间存在的误差,而这种忽略已逐渐不能适应Lamb波高精度高效率无损检测的需求.提出一种融合谱配置方法的非... Lamb波频散特性理论分析是板状结构开展导波无损检测的基础,传统的参数确定Lamb波频散特性分析方法往往忽略名义参数与实际参数之间存在的误差,而这种忽略已逐渐不能适应Lamb波高精度高效率无损检测的需求.提出一种融合谱配置方法的非嵌入式多项式混沌分析方法,利用Galerkin映射将频散特性进行正交多项式混沌展开,得到参数随机Lamb波频散的统计特性,并与蒙特卡洛随机模拟方法进行对比,两种方法获取结果一致,而此方法具有明显的分析效率优势&研究有助于完善板状结构Lamb波传播与无损检测分析理论. 展开更多

关键词 健康监测#无损检测# Lamb波#谱配置方法#非嵌入式多项式混沌

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边坡可靠度分析的非侵入式随机有限元法 被引量：24

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作者 蒋水华 冯晓波 +1 位作者 李典庆 周创兵 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期2347-2354,共8页

提出基于非侵入式随机有限元法的边坡可靠度分析方法,并编写计算程序NISFEM。采用有限元滑面应力法计算边坡安全系数,将Hermite随机多项式展开与SIGMA/W和SLOPE/W模块有机结合实现边坡可靠度非侵入式随机分析。根据随机多项式展开系数,... 提出基于非侵入式随机有限元法的边坡可靠度分析方法,并编写计算程序NISFEM。采用有限元滑面应力法计算边坡安全系数,将Hermite随机多项式展开与SIGMA/W和SLOPE/W模块有机结合实现边坡可靠度非侵入式随机分析。根据随机多项式展开系数,给出边坡安全系数前4阶统计矩(均值、标准差、偏度和峰度)和Sobol指标解析表达式,并采用Sobol指标进行边坡可靠度参数敏感性分析。最后,以均质土坡可靠度问题为例,证明该方法在边坡可靠度分析中的有效性。结果表明,边坡可靠度分析的非侵入式随机有限元法能够有效地考虑边坡变形对边坡可靠度的影响,计算效率远远高于蒙特卡罗模拟方法(MCS),是解决复杂边坡可靠度问题一种有效地分析手段;黏聚力和内摩擦角变异性对边坡安全系数前四阶统计矩具有明显的影响,重度变异性对安全系数前4阶统计矩几乎没有影响;抗剪强度参数间负相关性对边坡安全系数均值几乎没有影响,但对安全系数标准差、偏度和峰度均有明显的影响。此外,随着抗剪强度参数间负相关性的增加,边坡安全系数由近似正态分布逐渐变为明显的非正态分布。 展开更多

关键词 边坡稳定性 有限元 可靠度 非侵入式随机有限元法 随机多项式展开

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基于非侵入式随机有限元法的地下洞室可靠度分析 被引量：43

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作者 李典庆 蒋水华 周创兵 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期123-129,共7页

提出了地下洞室变形可靠度分析的非侵入式随机有限元法。介绍了随机多项式展开的基本原理,采用GEOSLOPE的SIGMA/W模块进行确定性有限元分析。提出了随机多项式展开与SIGMA/W模块接口方法及其流程图,从而实现了确定性有限元分析和随机分... 提出了地下洞室变形可靠度分析的非侵入式随机有限元法。介绍了随机多项式展开的基本原理,采用GEOSLOPE的SIGMA/W模块进行确定性有限元分析。提出了随机多项式展开与SIGMA/W模块接口方法及其流程图,从而实现了确定性有限元分析和随机分析一体化。最后研究了非侵入式随机有限元法在地下洞室变形可靠度分析中的应用。结果表明:非侵入式随机有限元法使得随机分析与确定性有限元分析互不耦合,其计算效率是传统的蒙特卡罗模拟方法无可比拟的,它是地下洞室变形可靠度问题分析一种有效的方法。采用二次衬砌支护是提高地下洞室可靠度有效的方法。此外,岩体变形模量的变异性对地下洞室变形可靠度有非常明显的影响,而岩体重度的变异性对可靠度基本上没有影响。因此,在地质勘查中要尽可能准确地确定岩体的变形模量,从而有效地提高地下洞室变形可靠度。 展开更多

关键词 地下洞室 变形 非侵入式随机有限元法 随机多项式展开 可靠度

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基于LHS-CPSE的非侵入式边坡可靠性分析方法及其应用

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作者 郭文礼 《科学技术与工程》 北大核心 2023年第25期10935-10940,共6页

边坡可靠性分析大多以侵入式随机有限元法为主,具有抽样次数多、耗时长、通用性差等缺点,而非侵入式可靠度分析方法能够很好地解决上述问题。提出一种基于拉丁超立方抽样-切比雪夫多项式随机展开模型(Latin hypercube sampling-Chebyshe... 边坡可靠性分析大多以侵入式随机有限元法为主,具有抽样次数多、耗时长、通用性差等缺点,而非侵入式可靠度分析方法能够很好地解决上述问题。提出一种基于拉丁超立方抽样-切比雪夫多项式随机展开模型(Latin hypercube sampling-Chebyshev polynomial stochastic expansion, LHS-CPSE)的非侵入式边坡可靠性分析方法(简称LHS-CPSE法),并以兰州市盐什公路一段边坡为案例验证LHS-CPSE法的可靠性,同时将其应用在坡体开挖方案决策中。研究结果表明:LHS-CPSE法与直接蒙特卡洛法结果非常接近,验证了该方法的准确性和可靠性;3阶CPSE随机展开模型较2阶CPSE随机展开模型计算精度略高0.23%,但前者的计算效率是后者的1/3,兼顾精度和效率推荐采用2阶CPSE随机展开模型;随着Ⅰ级边坡平台宽度的增加,开挖量与边坡平均安全系数呈递增趋势,但可靠度呈“先急剧增大,再趋于稳定”的态势,兼顾工程造价与安全考虑,其边坡平台按照4.5 m设计较为合理;LHS-CPSE法能够快速准确地计算边坡的可靠度,可以为边坡设计和决策提供技术支撑。 展开更多

关键词 可靠性 边坡 非侵入式 拉丁超立方抽样 切比雪夫多项式随机展开 强度折减法

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全局叶型扭转角误差对轴流压气机性能影响的不确定性量化分析方法 被引量：1

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作者 翟益琛 楚武利 +2 位作者 刘铠烨 莫喻钦 申轶豪 《西安交通大学学报》 北大核心 2025年第3期110-123,共14页

为了研究全局叶型扭转角误差对跨声速压气机叶片性能参数及流场结构的影响,以Rotor37为研究对象提出了一种不确定性量化流程及方法。首先基于主成分分析方法构建几何不确定性三维降阶模型,然后基于非嵌入式混沌多项式中三维正态分布变... 为了研究全局叶型扭转角误差对跨声速压气机叶片性能参数及流场结构的影响,以Rotor37为研究对象提出了一种不确定性量化流程及方法。首先基于主成分分析方法构建几何不确定性三维降阶模型,然后基于非嵌入式混沌多项式中三维正态分布变量的选取方法,用数值方法求解需求样本点上的全三维Reynolds-averaged Navier-Stokes方程以构建非嵌入式混沌多项式,借以评估大样本量下的性能响应,结果显示性能参数的统计结果服从正态分布,其平均水平不受影响,但存在约1%的波动。利用Spearman相关性分析得到影响流场的关键展向截面位置,结果表明效率与70%~100%叶高范围内的扭转角误差负相关性最强,加工时应着重提高此区域的加工精度。通过分析统计学意义下流场的波动情况和具有极端效率叶型的流场特征以探究扭转角误差对性能的影响机理,结果表明在间隙泄漏流与激波位置处的流场波动程度最剧烈,扭转角误差通过影响激波位置与泄漏流强度从而影响二者的相互干扰作用,继而影响下游的堵塞程度,最终对效率产生影响。由此可见,全局扭转角误差对叶片性能及流场的影响已不容忽视,在稳健性设计中应根据流场特征着重考虑。 展开更多

关键词 跨声速压气机叶片 扭转角误差 主成分分析 非嵌入式混沌多项式 不确定性量化

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离心泵进口来流速度扰动不确定性对水力性能及流场的影响 被引量：2

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作者 陈学炳 杨博文 +2 位作者 张人会 郭广强 杨军虎 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期77-85,共9页

离心泵运行过程中其进口来流速度随时间的波动对泵的水力性能具有不可忽略的影响,该研究采用非嵌入式多项式混沌(non-intrusive polynomial chaos, NIPC)方法对进口来流速度扰动的不确定性进行量化分析,探究其对离心泵水力性能的影响。... 离心泵运行过程中其进口来流速度随时间的波动对泵的水力性能具有不可忽略的影响,该研究采用非嵌入式多项式混沌(non-intrusive polynomial chaos, NIPC)方法对进口来流速度扰动的不确定性进行量化分析,探究其对离心泵水力性能的影响。结果表明:随机来流速度对泵的水力性能具有较大影响,且不确定度越大,其影响越大;进口来流速度扰动会引起泵叶片压力面尾缘与吸力面上压力分布及叶轮流道内流场的变化,从而造成泵的扬程及效率的波动且波动范围较大;同时,来流不确定性的影响在叶轮内流场中的传播是非对称且非均匀的。不同工况下来流速度随时间的扰动对泵性能的影响有所差异,大部分工况下来流速度扰动会造成泵性能的下降,其中不确定度为5%时,扬程最大可下降0.4 m,效率下降3%。对不同工况下泵的进口流速不确定性进行量化分析,能够对离心泵在整个运行工况下的稳健性进行综合评定,为泵稳健性设计提供一定的基础。 展开更多

关键词 离心泵 流速 水力性能 不确定性分析 非嵌入式多项式混沌

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真实运行状态下叶顶间隙尺寸波动对跨声速转子气动性能的影响研究 被引量：11

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作者 马驰 高丽敏 +1 位作者 李瑞宇 李杰 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期1958-1966,共9页

为分析跨声速转子实时波动的叶顶间隙尺寸对气动性能的影响,对跨声速压气机转子真实运行状态下一个稳定工况实时波动的叶顶间隙数据进行统计分析,获得了叶顶间隙尺寸的总体水平、波动幅值和概率分布形式。以跨声速压气机转子NASA Rotor... 为分析跨声速转子实时波动的叶顶间隙尺寸对气动性能的影响,对跨声速压气机转子真实运行状态下一个稳定工况实时波动的叶顶间隙数据进行统计分析,获得了叶顶间隙尺寸的总体水平、波动幅值和概率分布形式。以跨声速压气机转子NASA Rotor 37为研究对象,采用非嵌入式混沌多项式不确定性量化方法,对100%转速下近失速和峰值效率两个工况施加相同叶顶间隙波动对跨声速转子气动性能的影响进行了不确定性量化分析。结果表明,真实运行状态下叶顶间隙波动对气动性能的总体水平无影响,但会缩小喘振裕度3.75%;近失速工况对叶顶间隙波动更为敏感,各参数的相对波动幅值均较峰值效率工况有所增大,等熵效率受叶顶间隙波动的影响比质量流量和总压比大;近失速工况下叶顶间隙波动在叶高方向上的影响范围和强度均大于峰值效率工况,98%叶高位置处静压系数和总压损失系数最大相对波动幅值分别可达14.84%和5%。峰值效率工况下流场中的不确定性主要由叶顶泄漏流及其与激波相互作用引起;而近失速工况下流场当中的不确定性则是由激波和吸力面分离流动起主要作用。 展开更多

关键词 不确定性量化 跨声速压气机转子 叶顶间隙 气动性能 非嵌入式混沌多项式

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叶顶间隙偏差对叶片气动性能影响的不确定性研究 被引量：13

10

作者 姬田园 楚武利 +1 位作者 戴雨晨 张耀峰 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期129-141,共13页

在压气机叶片加工过程中,实际加工得到的叶片外形与设计叶型不可避免会存在一些偏差。为研究叶片叶顶间隙尺寸波动对性能的影响,以Rotor 37为研究对象,采用三维定常数值模拟方法,基于非嵌入式混沌多项式中二维正态分布变量产生方法,分... 在压气机叶片加工过程中,实际加工得到的叶片外形与设计叶型不可避免会存在一些偏差。为研究叶片叶顶间隙尺寸波动对性能的影响,以Rotor 37为研究对象,采用三维定常数值模拟方法,基于非嵌入式混沌多项式中二维正态分布变量产生方法,分别对叶片前缘叶顶间隙和尾缘叶顶间隙进行尺寸波动干扰,研究了叶顶间隙不确定性对气动性能和流场的不确定性影响,评估了公差带内叶顶间隙偏差与气动性能变化的相关性,并探究了叶顶间隙变化对叶片稳定裕度的影响机理。研究发现,叶顶间隙偏差对等背压条件下叶片质量流量、等熵效率和总压比的平均水平几乎不会造成影响;叶顶间隙偏差所造成的气动性能分布标准差随工况点向不稳定边界的逼近而逐渐增大。同时,叶顶间隙不确定性会导致样本稳定裕度均值有所降低,不确定性分析中稳定裕度均值相对原型叶片下降了2.42%。流场结构方面,叶顶间隙偏差主要影响80%叶高以上部分流场;叶顶间隙偏差对叶顶区域泄漏流产生的影响,导致了叶片稳定裕度的变化。 展开更多

关键词 叶顶间隙 加工偏差 非嵌入式混沌多项式 气动性能 不确定性量化

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叶片安装角偏差对动叶性能影响的不确定性研究 被引量：12

11

作者 李玉 楚武利 姬田园 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期49-59,共11页

为了揭示叶片安装角偏差对压气机性能的影响,基于非嵌入式混沌多项式法结合数值模拟,以NASA Rotor37为研究对象,进行了叶片安装角偏差的不确定性量化分析。在峰值效率工况和近失速工况下,进行气动性能统计分析,获得了不同输出参数的均... 为了揭示叶片安装角偏差对压气机性能的影响,基于非嵌入式混沌多项式法结合数值模拟,以NASA Rotor37为研究对象,进行了叶片安装角偏差的不确定性量化分析。在峰值效率工况和近失速工况下,进行气动性能统计分析,获得了不同输出参数的均值、标准差和概率分布,探讨各性能参数与安装角偏差间的相关程度并进行流场分析,深入研究安装角偏差波动对内部流场规律的影响。结果表明:安装角偏差对气动性能的影响程度与所处工况有关,近失速工况下,绝热效率受安装角偏差影响的敏感性更大,绝热效率的相对波动幅度相比较峰值效率工况增加了22.95%;总压比与安装角偏差呈较强线性负相关,绝热效率与安装角偏差呈较强线性正相关;不同工况下流场敏感区域有所不同,峰值效率工况下,激波及波后叶尖间隙泄漏流动轨迹受误差不确定性的影响程度较大;近失速工况下,波后间隙泄漏涡破碎区域和吸力面分离流动对安装角不确定性较为敏感;流场中不同区域的损失受安装角偏差影响程度不同,其中尾缘处的损失对安装角偏差的不确定性最为敏感。 展开更多

关键词 压气机转子 安装角偏差 不确定性量化 非嵌入式混沌多项式

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虚拟家庭负荷生成方法的研究 被引量：9

12

作者 吴蓓莉 辛洁晴 韩跃峻 《智慧电力》 北大核心 2021年第3期67-73,共7页

针对非侵入式家庭负荷监测所需家庭用电设备实时运行数据难以获取的问题,分析不同家庭家电配置差异及使用习惯特性,提出虚拟家庭负荷生成方法。首先,采用多项式负荷模型生成家电负荷波形。其次,融合不同代际结构家庭家电配置和家电运行... 针对非侵入式家庭负荷监测所需家庭用电设备实时运行数据难以获取的问题,分析不同家庭家电配置差异及使用习惯特性,提出虚拟家庭负荷生成方法。首先,采用多项式负荷模型生成家电负荷波形。其次,融合不同代际结构家庭家电配置和家电运行习惯特点,基于蒙特卡洛仿真生成计及家庭成员年龄、数量、身份用电关联的家庭用电时间分布。最后,虚拟生成4类典型的家庭日用电负荷曲线。研究结果表明,该方法虚拟生成的家庭用电负荷波形与实测波形的功率平均相对误差小,可生成最接近实际情况的虚拟家庭负荷波形,另外家庭用户关联性用电生成了大范围覆盖的低采样率实验数据,可用于后续非侵入式负荷辨识的检验,是目前所有方法中的最优方法。 展开更多

关键词 高速电力线载波 非侵入式负荷监测 多项式负荷模型 蒙特卡洛仿真 用电行为

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