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基于AFSA-LSTM代理模型的风-车-桥系统气动力预测方法
1
作者 毛建锋 张广文 +3 位作者 李铮 余志武 王喜 伍军 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第6期2550-2561,共12页
在侧风影响下,高速列车在桥梁上的气动力是决定其运行安全的关键要素。气动力的变化规律受风速和风向的影响较大,使得长期的预测分析较为复杂。本文提出一种基于人工鱼群算法(AFSA)优化的长短期记忆网络(LSTM)代理模型,用于预测风车桥... 在侧风影响下,高速列车在桥梁上的气动力是决定其运行安全的关键要素。气动力的变化规律受风速和风向的影响较大,使得长期的预测分析较为复杂。本文提出一种基于人工鱼群算法(AFSA)优化的长短期记忆网络(LSTM)代理模型,用于预测风车桥在不同风速和风向条件下的气动特性。该模型以时间t_(1)~t_(2)时气动力系数为输入,以t_(2)~t_n时气动力系数为输出。首先,基于开源MATLAB库建立AFSA-LSTM网络框架;其次,通过构建的不同风攻角以及不同风速下的车-桥系统气动力模拟数据库对代理模型进行训练与预测,其中,AFSA用于优化LSTM网络的超参数,以提高模型的预测精度和泛化能力。研究结果表明:LSTM网络能够处理不同风速和风攻角下的车桥系统气动力,从而可预测车桥系统在侧风下的气动力系数;AFSA-LSTM代理模型可以作为计算流体力学(CFD)模型的近似,用于风洞试验、CFD模拟和现场监测等,为风车桥系统的设计、优化和维护提供科学依据;该方法在不同风攻角、不同风速下预测结果良好,具有广阔应用前景。 展开更多
关键词 侧风 车桥系统 afsa-lstm代理模型 气动力预测
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基于深度学习贝叶斯模型平均代理的油藏自动历史拟合研究
2
作者 张凯 陈旭 +3 位作者 刘丕养 张金鼎 张黎明 姚军 《钻采工艺》 北大核心 2025年第1期147-156,共10页
油藏自动历史拟合过程中,需要频繁调用数值模拟器进行正向计算,导致计算时间长、资源消耗大。基于深度学习的油藏数值模拟代理模型提供了一种快速计算油水井生产动态的替代方案。然而,单一神经网络产量预测代理模型在特征提取和学习能... 油藏自动历史拟合过程中,需要频繁调用数值模拟器进行正向计算,导致计算时间长、资源消耗大。基于深度学习的油藏数值模拟代理模型提供了一种快速计算油水井生产动态的替代方案。然而,单一神经网络产量预测代理模型在特征提取和学习能力方面存在局限性。基于空间特征构建的代理模型侧重于学习油藏渗流的空间特性,但忽视了时间维度;基于时空特征构建的模型虽然擅长捕捉时间序列特征,却在空间特征学习方面不足。为此,文章提出了一种基于深度学习的贝叶斯模型平均代理方法,利用贝叶斯模型平均方法对两种深度学习代理模型进行集成,结合二者优势,增强代理模型对油藏特征的多维度学习能力,从而提高预测精度。该方法进一步结合多重数据同化集合平滑器,应用于实际油藏历史拟合中。实验结果表明,基于深度学习贝叶斯模型平均代理的历史拟合方法能够在保证高效计算的同时,准确拟合油藏实际生产动态,为快速、精确的历史拟合提供了一种创新解决方案。 展开更多
关键词 深度学习 历史拟合 产量预测 贝叶斯模型平均方法 集成代理模型
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新型电力系统中代理模型的研究进展与应用分析
3
作者 王强钢 刘浩宇 +4 位作者 池源 徐罗那 谢惠藩 罗永捷 叶佳 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第15期5832-5854,I0008,共24页
随着新型电力系统转型的推进,新能源的大规模接入及复杂负荷的多样化,电力系统的运行特性愈加复杂。作为数据驱动的“黑箱模型”,代理模型技术通过较低的计算成本替代或补充传统分析过程,以逼近原始模型的响应,在实现电力系统高效建模... 随着新型电力系统转型的推进,新能源的大规模接入及复杂负荷的多样化,电力系统的运行特性愈加复杂。作为数据驱动的“黑箱模型”,代理模型技术通过较低的计算成本替代或补充传统分析过程,以逼近原始模型的响应,在实现电力系统高效建模中展现应用潜力。但不同代理模型技术在处理数据特征、拟合精度和响应速度等方面具有显著差异,如何有针对性选择合适的代理模型,是其在电力系统领域应用面临的挑战。该文首先回顾代理模型在新型电力系统中的应用现状;然后,针对不同业务场景对泛化能力、精度和实时性的需求,给出代理模型的选择建议;随后,为提升代理模型在电力系统工程实践中的表现,探讨在采样策略、变量设计和参数设置等方面的提升措施;最后,提出基于代理模型的电力系统优化方法框架,并展望代理模型在新型电力系统中的应用前景和未来研究方向。该文旨在为电力系统领域代理模型技术的应用提供策略指导,促进代理模型技术的高效应用与普及。 展开更多
关键词 新型电力系统 代理模型 优化框架 通用建模
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基于POD和代理模型的高压捕获翼表面流场快速预测方法
4
作者 崔凯 杨靖 +3 位作者 常思源 田中伟 肖尧 李广利 《力学学报》 北大核心 2025年第4期883-894,共12页
高超声速飞行器气动特性的快速预测是其多学科优化设计中的核心环节.当前,针对升力体和翼身组合体等常规气动布局,高超声速气动特性工程计算方法已趋于成熟并得到广泛应用.然而,面对部件间存在显著气动干扰的高压捕获翼新型气动布局,传... 高超声速飞行器气动特性的快速预测是其多学科优化设计中的核心环节.当前,针对升力体和翼身组合体等常规气动布局,高超声速气动特性工程计算方法已趋于成熟并得到广泛应用.然而,面对部件间存在显著气动干扰的高压捕获翼新型气动布局,传统工程计算方法面临显著的局限性.为解决这一问题,文章结合计算流体力学(CFD)技术、本征正交分解(POD)方法与径向基函数代理模型,提出了一种高效准确的高压捕获翼表面流场快速预测方法,并据此构建了完整的气动特性快速预测框架.基于高压捕获翼基本设计原理,综合考虑了关键几何参数和来流条件的影响,对典型构型捕获翼下表面的复杂压强分布进行了预测验证.研究结果表明,当保留13个POD基模态时,所提出的快速预测方法与直接CFD计算结果相比,翼面压强预测的平均相对误差仅为1.6%,气动力预测误差更是低至0.3%.值得注意的是,进一步增加POD基模态数量对预测精度的提升效果并不显著.该方法在确保高精度流场重建和预测的同时,显著提升了计算效率,为高压捕获翼构型的优化设计提供了可靠的技术支持. 展开更多
关键词 高超声速 高压捕获翼 本征正交分解 代理模型 数值仿真
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基于Kriging代理模型的新型箱梁气动外形优化
5
作者 白桦 叶茂 +1 位作者 杨光 高广中 《振动与冲击》 北大核心 2025年第10期58-65,139,共9页
为解决传统的桥梁断面气动措施优化方法优化效率低下且搜索范围有限等缺点,提出了一种由风洞试验驱动,将Kriging代理模型和多点搜索策略相结合的主梁断面气动外形优化方法,对2000 m级悬索桥新型箱梁断面在倒L型导流板的水平板宽度L、下... 为解决传统的桥梁断面气动措施优化方法优化效率低下且搜索范围有限等缺点,提出了一种由风洞试验驱动,将Kriging代理模型和多点搜索策略相结合的主梁断面气动外形优化方法,对2000 m级悬索桥新型箱梁断面在倒L型导流板的水平板宽度L、下中央稳定板高度H和检修车轨道位置J构成的多参数设计空间内的气动外形进行优化。首先使用改进拉丁超立方试验设计方法获取设计空间内的初始样本点,通过风洞试验获得初始样本的颤振临界风速;然后建立设计参数和颤振临界风速的初始Kriging代理模型;接着使用新提出的并行加点准则添加更新点更新代理模型。最终优化获得了颤振性能最佳断面匹配的设计参数,通过风洞试验验证了优化结果的正确性。结果表明:Kriging代理模型结合多点搜索策略对桥梁断面气动外形进行优化,显著提高了优化效率;最优断面的颤振临界风速比原断面提高了51%,比单独设置倒L型导流板时提高了13%;倒L型导流板的水平板宽度L对颤振性能影响程度最为显著。 展开更多
关键词 桥梁工程 气动外形优化 Kriging代理模型 风洞试验 箱梁 颤振性能
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基于混合物理数据驱动的油藏地质体CO_(2)利用与封存代理模型研究
6
作者 芮振华 邓海洋 胡婷 《钻采工艺》 北大核心 2025年第1期190-198,共9页
在全球能源转型与能源需求持续增长的背景下,碳捕获、利用和封存(CCUS)已成为极具前景的研究方向。CO_(2)利用与封存协同优化通常依赖大量的组分正演模拟,但三维高分辨率模型计算成本高昂,限制其广泛应用。基于混合物理数据驱动的GPSNe... 在全球能源转型与能源需求持续增长的背景下,碳捕获、利用和封存(CCUS)已成为极具前景的研究方向。CO_(2)利用与封存协同优化通常依赖大量的组分正演模拟,但三维高分辨率模型计算成本高昂,限制其广泛应用。基于混合物理数据驱动的GPSNet模型以其高效的计算效率已成为一种理想的代理模型,然而现有的GPSNet模型难以准确捕获复杂的相行为和组分间的相互作用,为此,文章提出了一种新型专用于组分模拟的comp-GPSNet模型,通过标准失配最小化方法和基于伴随的梯度优化算法对comp-GPSNet模型进行训练,以拟合从高分辨率模拟中获取的井响应数据。将训练后的模型应用到PUNQ-S3油藏中,全面评估复杂条件下comp-GPSNet模型的预测能力,结果表明,comp-GPSNet模型在单井和区块范围内均表现出良好的预测精度,CO_(2)利用率和封存率的预测误差分别为0.16%和3.13%。该模型为CO_(2)利用与封存协同优化提供了一个稳健的代理框架,以推动油田数字化与智能化发展。 展开更多
关键词 CCUS comp-GPSNet 混合物理数据驱动 代理模型 组分模拟
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端到端机器学习代理模型构建及其在爆轰驱动问题中的应用
7
作者 柏劲松 刘洋 +1 位作者 陈翰 钟敏 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第5期19-30,共12页
人工智能/机器学习方法能够发现数据中隐藏的物理规律,构建状态参数与动态结果之间端到端的代理模型,可高效解决强耦合、非线性、多物理等复杂工程问题。在高度非线性的爆炸与冲击动力学领域,选择了一个经典的爆轰驱动问题作为研究对象... 人工智能/机器学习方法能够发现数据中隐藏的物理规律,构建状态参数与动态结果之间端到端的代理模型,可高效解决强耦合、非线性、多物理等复杂工程问题。在高度非线性的爆炸与冲击动力学领域,选择了一个经典的爆轰驱动问题作为研究对象,以数值模拟结果作为机器学习代理模型的训练数据,将正向模拟与逆向设计有机结合起来,基于深度神经网络技术,构建了特征位置速度剖面、材料动态变形与工程因素之间端到端的代理模型,给出了代理模型的计算精确度,验证了代理模型从速度剖面反演工程因素的能力。结果表明:端到端代理模型具有较高的预测能力,其预测的速度剖面与工程因素估计的相对误差均小于1%,可用于高度非线性的爆炸与冲击动力学问题的快速设计、高精度预测和敏捷迭代。 展开更多
关键词 计算爆炸力学 爆轰驱动 人工智能 机器学习 端到端代理模型 深度神经网络
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基于三维代理模型的风力机尾流模拟
8
作者 李正农 晏凯 +2 位作者 李亚飞 特日根 龙海芳 《空气动力学学报》 北大核心 2025年第4期80-90,I0002,共12页
为研究风力机尾流风场特性,本文将风轮简化为多孔介质球体,提出了一种新的风力机三维代理模型。以河南省濮阳市某地区陆上风电场为研究对象,通过无人机测风系统采集风电场的自由流与尾流数据,以实测来流风场为入流条件,采用修正的湍流... 为研究风力机尾流风场特性,本文将风轮简化为多孔介质球体,提出了一种新的风力机三维代理模型。以河南省濮阳市某地区陆上风电场为研究对象,通过无人机测风系统采集风电场的自由流与尾流数据,以实测来流风场为入流条件,采用修正的湍流模型参数建立数值模拟模型,分析了风力机尾流在水平和垂直方向的分布特征。结果表明,通过设置多孔介质模型的阻力系数可有效模拟风轮对流场的阻力效应;水平方向的尾流风速和湍流度呈对称分布,且近尾流区的湍流分布呈现双峰形式,垂直方向的尾流则表现为非对称分布。在轮毂高度处,尾流风速在下游2倍风轮直径(2D)处削减为来流风速的46%;随着尾流向下游发展至6D位置处,逐渐恢复为来流风速的75%,同时湍流水平整体下降,叶尖高度的湍流增强效应也逐渐减弱。与实测数据的对比验证表明,模拟风速的均方根误差均在10%以内,湍流强度的误差大多在15%以内,说明所提出的代理模型能较为准确地计算尾流风速与湍流强度,为风力机尾流仿真的工程应用提供了新的思路。 展开更多
关键词 风力机尾流 三维代理模型 多孔介质 无人机测风 数值模拟
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基于动态Kriging代理模型的起重机结构可靠性分析方法
9
作者 范小宁 吕召国 《中国工程机械学报》 北大核心 2025年第2期264-269,共6页
针对桥式起重机结构可靠性分析计算中多维小失效概率及隐式功能函数,依靠传统可靠度计算方法难以解决问题,提出采用动态Kriging代理模型结合重要抽样法(ISM)的可靠度计算方法。首先通过2个学习函数构建隐式功能函数的动态Kriging代理模... 针对桥式起重机结构可靠性分析计算中多维小失效概率及隐式功能函数,依靠传统可靠度计算方法难以解决问题,提出采用动态Kriging代理模型结合重要抽样法(ISM)的可靠度计算方法。首先通过2个学习函数构建隐式功能函数的动态Kriging代理模型;再利用改进一次二阶矩法(FORM)结合Kriging代理模型求出最可能失效点,并以此为中心点构造重要抽样密度函数;最后基于所建立的代理模型通过ISM完成可靠度计算。通过引入与学习函数相结合的新增停止准则,降低有限元调用次数。通过工程案例验证,所提方法可以较好地平衡模型精度、结果误差与计算成本。 展开更多
关键词 起重机结构 动态Kriging代理模型 学习函数 重要抽样法 结构可靠性
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基于代理模型的YASA AFPM电机多目标分层优化设计
10
作者 刘慧娟 刘广冬 易元元 《电机与控制学报》 北大核心 2025年第3期59-73,共15页
为了提高YASA AFPM电机的多目标电磁优化效率,降低优化算法复杂性和三维有限元分析成本,提出一种基于代理模型的多目标分层优化策略。首先,根据灵敏度分析,结合目标偏好,将优化目标和优化变量分为两层。然后,对于第一层5维变量的优化问... 为了提高YASA AFPM电机的多目标电磁优化效率,降低优化算法复杂性和三维有限元分析成本,提出一种基于代理模型的多目标分层优化策略。首先,根据灵敏度分析,结合目标偏好,将优化目标和优化变量分为两层。然后,对于第一层5维变量的优化问题,建立一种Kriging代理模型,对模型精度进行了检验,并与人工神经网络和支持向量机代理模型进行了对比分析;对于第二层3维变量的优化问题,建立多项式响应面代理模型,研究优化变量之间的交互影响。最后,结合非支配排序遗传算法II得到最优Pareto解集,在可行解中选取转矩脉动最小的方案为最优解,实现转矩脉动降低68.9%,效率提升0.624%,成本下降2.2%,同时满足输出功率要求,验证了优化方法的有效性。 展开更多
关键词 无磁轭分段电枢轴向磁通永磁电机 多目标分层优化设计 分段偏移永磁体 Kriging代理模型 多项式响应面模型 非支配排序遗传算法Ⅱ
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基于神经网络代理模型的门式墩优化方法及软件研发
11
作者 柏华军 《铁道标准设计》 北大核心 2025年第3期106-112,共7页
针对门式墩结构设计影响因素多、计算耗时长、传统优化方法易陷入局部最优等问题,基于BPNN代理模型和NSGAII遗传算法研发了预应力混凝土门式墩结构尺寸优化软件。首先,建立以结构工程数量为优化目标、安全指标为约束条件的结构尺寸优化... 针对门式墩结构设计影响因素多、计算耗时长、传统优化方法易陷入局部最优等问题,基于BPNN代理模型和NSGAII遗传算法研发了预应力混凝土门式墩结构尺寸优化软件。首先,建立以结构工程数量为优化目标、安全指标为约束条件的结构尺寸优化数学模型;然后,基于有限元法构建门式墩训练样本集,采用拉丁超立方开展试验设计,建立BPNN神经网络代理模型;最后,采用NSGAII遗传优化算法对BPNN神经网络代理模型进行搜索,实现门式墩最优结构尺寸和钢束线形的搜索推荐。依托某门式墩结构设计,开展算法有效性和效率验证,结果表明,案例的优化时间由有限元法的45 h缩短至智能优化算法的15 min,优化算法在保证预测精度的同时提高优化效率180倍。 展开更多
关键词 铁路桥梁 门式墩 结构优化 BP神经网络 代理模型 多目标优化 NSGAII算法 拉丁超立方设计
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基于本征正交分解和克里金代理模型的油浸式变压器绕组温度场快速计算方法 被引量：1
12
作者 张志宇 寇家俊 +2 位作者 张重远 杜振斌 刘刚 《电工技术学报》 北大核心 2025年第7期2215-2225,共11页
为了快速获得各种工况下油浸式电力变压器绕组的温度分布与热点,该文提出了一种基于本征正交分解(POD)与克里金代理模型(KSM)相结合的快速计算方法。首先,基于POD降阶方法对变压器温度场的离散方程组进行降阶,得到降阶模态系数矩阵;其次... 为了快速获得各种工况下油浸式电力变压器绕组的温度分布与热点,该文提出了一种基于本征正交分解(POD)与克里金代理模型(KSM)相结合的快速计算方法。首先,基于POD降阶方法对变压器温度场的离散方程组进行降阶,得到降阶模态系数矩阵;其次,根据不同变压器工况对绕组温度场的影响程度选取重要工况参数,通过拉丁超立方采样形成工况参数矩阵即样本空间;然后,基于KSM方法构建样本空间与对应模态系数的代理模型,跳过对全阶模型的复杂非线性计算,以绕组工况为输入得到模态系数,结合模态高效重构温度场;最后,为验证该方法的有效性及与现有方法相比的优越性,分别用该方法与现有方法对110 kV油浸式变压器绕组八分区仿真模型与绕组温升实验测量数据进行对比分析。算例表明,该文所提方法对于相关测试工况的计算偏差更低,计算精度更高,且计算效率有较大幅度的提升,充分表明了该方法的有效性与优越性。该文所提变压器稳态温度场计算方法可为变压器数字化运维提供技术支撑。 展开更多
关键词 油浸式电力变压器 温度场 本征正交分解 克里金代理模型
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基于深度神经网络的风力机疲劳载荷代理模型研究 被引量：1
13
作者 黄国庆 刘伟杰 +3 位作者 王彬滨 彭留留 杨庆山 谭舒 《太阳能学报》 北大核心 2025年第4期398-405,共8页
提出一种基于深度神经网络的风力机疲劳载荷代理模型,旨在解决风力机场址评估效率低下的问题。开展基于深度神经网络(DNN)的风力机疲劳载荷代理模型研究。首先,根据平均风速、湍流强度、风切变、偏航误差、入流角和空气密度6维环境变量... 提出一种基于深度神经网络的风力机疲劳载荷代理模型,旨在解决风力机场址评估效率低下的问题。开展基于深度神经网络(DNN)的风力机疲劳载荷代理模型研究。首先,根据平均风速、湍流强度、风切变、偏航误差、入流角和空气密度6维环境变量的分布和相关性进行准蒙特卡洛抽样,获得10000个环境变量样本。然后,采用TurbSim和OpenFAST对NREL 5 MW参考风力机进行仿真得到载荷时程,并通过MLife计算得到1 Hz的等效疲劳载荷(DEL)数据库。最后,运用DNN方法建立DEL的代理模型并对模型精度进行详细验证。结果表明:基于DNN的DEL代理模型具有较高的预测精度,计算效率得到显著提升。 展开更多
关键词 风力机 疲劳载荷 OpenFAST 深度神经网络 代理模型
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隧洞开挖变形特性参数化表征与代理模型预测 被引量：1
14
作者 刘志峰 徐磊 +2 位作者 夏超杰 陈金鹏 严鑫鹏 《水资源与水工程学报》 北大核心 2025年第1期191-198,共8页
隧洞在开挖面推进过程中的变形特性是确定其开挖支护方案的重要依据。为解决传统仿真分析预测隧洞开挖变形特性工作量大、耗时长的难题,在辨识隧洞开挖变形特性曲线几何特征的基础上,提出采用三参数指数型函数对该曲线进行参数化表征;... 隧洞在开挖面推进过程中的变形特性是确定其开挖支护方案的重要依据。为解决传统仿真分析预测隧洞开挖变形特性工作量大、耗时长的难题,在辨识隧洞开挖变形特性曲线几何特征的基础上,提出采用三参数指数型函数对该曲线进行参数化表征;进一步通过综合运用拉丁超立方抽样技术与Kriging代理模型,提出了一种可实现隧洞开挖变形特性快速预测的代理模型方法,并给出了实施流程。以某输水隧洞工程为例,构建了以埋深与围岩力学参数为输入、以开挖变形特性曲线的表征参数为输出的预测代理模型,并应用于3个典型洞段的开挖变形特性曲线预测。结果表明:不同输入参数下的预测结果与有限元仿真分析结果均吻合较好,验证了所提方法具有可靠的预测精度及良好的适应性,且相较于传统仿真分析方法,具有显著的效率优势。 展开更多
关键词 水工隧洞 开挖变形特性 快速预测 参数化表征 代理模型
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基于代理模型的飞机线束寿命预测
15
作者 李琢 徐继泽 +1 位作者 刘哲 赵天宇 《中国工程机械学报》 北大核心 2025年第2期222-226,共5页
以飞机高振区导线为研究对象,人工创造导线损伤加速导线磨损,进行步进应力加速老化振动试验,获得一段固定时间的导线的磨损量;以施加人工损伤后的导线线径为输入量,试验得出的导线磨损量为输出量,建立3种不同代理模型,对建立施加的初始... 以飞机高振区导线为研究对象,人工创造导线损伤加速导线磨损,进行步进应力加速老化振动试验,获得一段固定时间的导线的磨损量;以施加人工损伤后的导线线径为输入量,试验得出的导线磨损量为输出量,建立3种不同代理模型,对建立施加的初始人工损伤和此损伤下的导线磨损速率之间的非线性关系,应用差分法进行有限次时间叠加近似得到全寿命周期。结果表明:3种代理模型中应用反向传播神经网络(BPNN)建立的代理模型精度最高,通过产品全生命周期的磨损速率来对产品进行寿命预测可以节约大量试验成本。研究结果可为后续研究飞机线束防磨技术和线束健康管理,提供理论和试验指导。 展开更多
关键词 随机振动 导线磨损 加速老化 寿命预测 代理模型
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基于改进的自适应代理模型的飞行器总体参数优化设计
16
作者 李晓晨 王宇 +1 位作者 曾建江 王菡 《太原理工大学学报》 北大核心 2025年第4期787-794,共8页
【目的】代理模型因其快速响应能力在现代飞机概念设计中被广泛用于解决优化问题,帮助优化问题更快速地找到最优解。然而代理模型的精度高度依赖训练样本点的选择以及数量,所以加点策略成为代理模型精度提升的关键。【方法】开发出一种... 【目的】代理模型因其快速响应能力在现代飞机概念设计中被广泛用于解决优化问题,帮助优化问题更快速地找到最优解。然而代理模型的精度高度依赖训练样本点的选择以及数量,所以加点策略成为代理模型精度提升的关键。【方法】开发出一种基于全局误差期望以及局部变化率的自适应采样策略,可通过优化算法找到高质量样本点,从而以最小的代价提高代理模型的精度。【结果】通过5个不同维度测试函数将本文方法与两种自适应采样方法进行比较,结果表明该方法可以更好对复杂区域进行探索以便于找到最佳样本点。最后,基于某四座机型号总体设计需求,将本方法应用于该飞机总体参数的多目标优化设计,在满足起飞距离以及失速速度等约束要求的前提下,有效提升了航程并且降低了最大起飞重量。 展开更多
关键词 飞机概念设计 代理模型 自适应采样 多目标优化
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基于改进MCMC算法和代理模型的结构仿真模型更新
17
作者 缪季 段立平 +2 位作者 刘吉明 林思伟 赵金城 《上海交通大学学报》 北大核心 2025年第8期1114-1122,共9页
为提高有限元模型仿真精度,提出了一种基于贝叶斯理论的模型更新框架,并利用改进马尔可夫链蒙特卡罗(MCMC)算法和代理模型提升了更新效率.以待更新参数为输入、有限元模型模态响应为输出构建径向基函数(RBF)代理模型,将鲸鱼优化算法(WOA... 为提高有限元模型仿真精度,提出了一种基于贝叶斯理论的模型更新框架,并利用改进马尔可夫链蒙特卡罗(MCMC)算法和代理模型提升了更新效率.以待更新参数为输入、有限元模型模态响应为输出构建径向基函数(RBF)代理模型,将鲸鱼优化算法(WOA)引入MCMC算法,更新有限元模型的不确定参数.最后,通过一例简支梁数值算例和三层钢框架的试验研究证明了该算法的准确性.结果表明,WOA可以明显改善MCMC算法的采样平稳性和收敛速度,更新效率最高可提升13.9%,基于鲸鱼优化的Metropolis-Hastings(WO-MH)算法更新的简支梁模型和三层钢框架模型最大频率误差分别为0.009%和2.41%.所提模型更新方法在二维输入和八维输入的情况下均能有效提升有限元模型的仿真精度,为建筑结构的精益化仿真和优化设计提供技术参照. 展开更多
关键词 模型更新 贝叶斯理论 马尔可夫链蒙特卡罗 鲸鱼优化算法 代理模型
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一种高效高精度小样本的流固耦合代理模型
18
作者 钱志浩 丁陈森 +4 位作者 许灵辰 郭朝阳 喻月 罗词金 刘谋斌 《力学学报》 北大核心 2025年第4期803-815,共13页
针对传统流固耦合数值模拟计算效率低、建模成本高的技术瓶颈,本研究使用了一种基于本征正交分解(proper orthogonal decomposition,POD)与高斯过程回归(Gaussian process,GP)的数据驱动降阶模型(reduced order model,ROM)实现了流固耦... 针对传统流固耦合数值模拟计算效率低、建模成本高的技术瓶颈,本研究使用了一种基于本征正交分解(proper orthogonal decomposition,POD)与高斯过程回归(Gaussian process,GP)的数据驱动降阶模型(reduced order model,ROM)实现了流固耦合问题的代理仿真.通过融合无网格粒子法对流固耦合问题的仿真结果,构建了高保真流场数据集,重点实现了高维流场特征提取与多物理场耦合响应预测两大关键问题,建立了流固耦合ROM.该模型基于POD方法建立流场本征模态空间,实现数百万维流场数据的低维特征表达(维度约简率可达99.8%),并结合GP非参数化建模框架,在仅数十个训练样本的条件下即实现了高精度预测.数值实验表明:在内插情况,模型对流场的平均预测误差在2%左右;当参数外推范围达5%时,最大相对误差仍保持在4.7%以内;即便在参数外推20%的严苛工况下,模型仍能保持定性可靠.效率测试表明:本ROM的计算耗时仅为传统SPH方法的10%左右.该方法可成功应用于:(1)不同密度比工况下的结构沉没过程动力学预测,其流固耦合核心特征捕捉误差在5%左右;(2)水下运动体尾迹场重构,表面波高预测与仿真结果的平均误差约为2%.研究成果为海洋流固耦合问题的分析提供了高效计算工具. 展开更多
关键词 流固耦合 降阶模型 代理模型 高斯过程 本征正交分解
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一种基于代理模型的数字资源集成方法
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作者 王斌锋 蔡利兵 +2 位作者 孔龙星 黄少华 韩文彬 《计算机工程与科学》 北大核心 2025年第7期1295-1302,共8页
数字化技术正在持续赋能各个行业领域,并取得了巨大的成果效益。开发和应用数字资源是数字化赋能的关键环节,但是围绕特定目标构建仿真系统所需的多种数字资源形态不尽相同,这导致了仿真系统开发复杂度的增加和运行效率的降低。通过分... 数字化技术正在持续赋能各个行业领域,并取得了巨大的成果效益。开发和应用数字资源是数字化赋能的关键环节,但是围绕特定目标构建仿真系统所需的多种数字资源形态不尽相同,这导致了仿真系统开发复杂度的增加和运行效率的降低。通过分析数字资源基础概念,梳理了其相关的应用需求,进而提出一种基于代理模型的数字资源集成方法,该方法在屏蔽系统内各个数字模型差异性方面具有显著优势,同时从2方面对该方法展开了具体阐述:1)基于代理模型的集成框架,该框架既支持基于代理模型的数字资源集成,也支持未采用代理模型方式数字资源的集成;2)数字资源代理模型的设计,可满足代理模型对外和对内的数据传输需求,以及不同外部接口间的数据转化,最后通过卫星轨迹实时态势显示实例系统验证了基于代理模型方式进行数字资源集成的有效性和灵活性。 展开更多
关键词 数字资源 代理模型 异构系统 集成开发 互操作
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基于数据驱动的压气机特性图代理模型构建和优化
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作者 杨启融 王贺春 +3 位作者 杨传雷 王银燕 赵兴天 牟红雨 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第3期89-94,共6页
本文通过对某船用柴油机的匹配涡轮增压器进行研究,得到了压气机的特性曲线。分析了压气机转速、质量流量、压比和效率之间的关系。为了拟合回归和预测压气机特性曲线,使用了一些广泛使用的代理模型,包括Kriging模型、响应面法(RSM)、... 本文通过对某船用柴油机的匹配涡轮增压器进行研究,得到了压气机的特性曲线。分析了压气机转速、质量流量、压比和效率之间的关系。为了拟合回归和预测压气机特性曲线,使用了一些广泛使用的代理模型,包括Kriging模型、响应面法(RSM)、人工神经网络(ANN)、径向基函数(RBF)和支持向量机(SVM)。代理模型用于精确预测涡轮增压器在特定时间的运行参数。采用代理模型对不同速度组的曲线进行拟合,研究了压力比与效率的整体预测建模方法,并通过数据分析了不同训练样本量对拟合精度的影响;通过遗传算法优化后的全转速下的代理模型的拟合精度提高,在样本数量较少时,其代理模型拟合结果的R~2超过95%。 展开更多
关键词 船舶发动机 涡轮增压器 代理模型 机器学习 压气机特性图
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