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一种新的估计非高斯分布含水层渗透系数场的方法
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作者 孙猛 骆乾坤 +3 位作者 孔志伟 郭明 刘明力 钱家忠 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期23-33,共11页
集合卡尔曼滤波(ensemble Kalman filter,EnKF)是最流行的数据同化方法之一。然而,在处理非高斯问题时,EnKF存在局限性。为了解决非高斯问题并准确描述含水介质连通性,将正态分数变换(normal-score transformation,NST)与多重数据同化... 集合卡尔曼滤波(ensemble Kalman filter,EnKF)是最流行的数据同化方法之一。然而,在处理非高斯问题时,EnKF存在局限性。为了解决非高斯问题并准确描述含水介质连通性,将正态分数变换(normal-score transformation,NST)与多重数据同化集合平滑器(ensemble smoother with multiple data assimilation,ES-MDA)相结合,提出NS-ES-MDA方法。通过对比实验,验证了NS-ES-MDA方法估计非高斯分布含水层渗透系数场的有效性。相较于重启正态分数集合卡尔曼滤波器(restart normal-score ensemble Kalman filter,rNS-EnKF)方法,NS-ES-MDA在吸收相同数据后,参数估计精度提升约34%,计算效率提升约35%。此外,NS-ES-MDA方法受“异参同效”现象的影响较小,具有较强的更新能力,能够保障得到较准确的参数估计值。研究可为非高斯分布含水层参数估计提供一种有效的求解方法。 展开更多
关键词 数据同化 非高斯场 参数估计 集合平滑器 正态分数变换 渗透系数
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基于贝叶斯推断的地下水流模型非高斯源项场的识别 被引量:1
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作者 黄千叶 欧娜 宋晓燕 《应用数学进展》 2024年第1期349-359,共11页
地下水模型中非均匀介质的复杂性及观测数据的稀缺性使模型存在不确定性。为了更好地预测模型的输出,需要我们基于有限的观测数据来估计模型中的未知参数,降低不确定性。贝叶斯方法是刻画不完全数据、模型偏差和测量误差带来的不确定性... 地下水模型中非均匀介质的复杂性及观测数据的稀缺性使模型存在不确定性。为了更好地预测模型的输出,需要我们基于有限的观测数据来估计模型中的未知参数,降低不确定性。贝叶斯方法是刻画不完全数据、模型偏差和测量误差带来的不确定性的有效方式,它可以根据现有数据确定参数向量的后验分布。在实际应用中,其主要挑战在于从后验分布中抽样。传统抽样方法随未知参数维数的增加而出现退化现象。本文主要利用最大期望变量选择(EMVS)方法来识别稀疏离散余弦变换(DCT)系数,并对后验分布中的超参数进行自适应更新,以提高问题的求解效率;特别地,利用逆Hessian矩阵来加速朗之万动力学蒙特卡洛马尔科夫链(MCMC)的收敛速度,使用敏感性矩阵构造的简化模型来有效地计算梯度和Hessian矩阵,高效地解决高维不确定性分析和反演问题。基于地下水源项识别高维反演数值实验,验证了反演方法能够得到可靠的参数估计,为提高地下水模拟在实际应用中的可靠性和计算效率提供了新的思路,对后续的地下水资源管理决策制定具有重要意义。 展开更多
关键词 最大期望变量选择 高斯随机 Langevin蒙特卡洛马尔科夫链
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非高斯风场作用下桥梁抖振响应研究
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作者 罗颖 任达程 +1 位作者 韩艳 董国朝 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2023年第8期107-116,I0002,共11页
为研究非高斯风场作用下桥梁结构的抖振响应特性,以太洪长江大桥为例,基于Hermite多项式模型,模拟了非高斯脉动风场时程,计算了不同平均风速下不同非高斯特性脉动风场的抖振响应。结果表明:非高斯风场作用下结构响应的幅值和均方根值均... 为研究非高斯风场作用下桥梁结构的抖振响应特性,以太洪长江大桥为例,基于Hermite多项式模型,模拟了非高斯脉动风场时程,计算了不同平均风速下不同非高斯特性脉动风场的抖振响应。结果表明:非高斯风场作用下结构响应的幅值和均方根值均比高斯风场更大,非高斯特性越强,均方根值越大;随着平均风速的增加,风场峰度对结构响应均方根的影响逐渐明显。因此,对于非高斯风场,高斯过程假定低估了实际的响应情况。此外,不同非高斯特性脉动风场作用下,结构响应的偏度和峰度均趋近高斯过程的结果。 展开更多
关键词 抖振响应 高斯 Hermite多项式模型 功率谱 均方根 偏度 峰度
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基于多点地质统计与集合平滑数据同化方法识别非高斯渗透系数场 被引量:8
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作者 宗成元 康学远 +1 位作者 施小清 吴吉春 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期1-8,共8页
在冲积含水层中,由于岩相的非均质分布,渗透系数一般呈现出明显的非高斯特性(例如砂和黏土两种岩相),非高斯特性给地下水模型参数的推估带来了困难与挑战。目前广泛使用的集合平滑数据同化方法(ESMDA)虽然有效且计算成本较低,但仅适用... 在冲积含水层中,由于岩相的非均质分布,渗透系数一般呈现出明显的非高斯特性(例如砂和黏土两种岩相),非高斯特性给地下水模型参数的推估带来了困难与挑战。目前广泛使用的集合平滑数据同化方法(ESMDA)虽然有效且计算成本较低,但仅适用于高斯场。多点地质统计方法虽已广泛用于模拟非高斯场,但其无法融入动态观测数据推估参数。基于多点地质统计方法中的直接采样法(DS)与集合平滑数据同化方法,构建一种新的数据同化框架(ESMDA-DS),既可保持参数场的非高斯特性,又可融合多源数据精确推估非高斯场。构建三个理想算例验证ESMDA-DS对非高斯参数场的推估效果,并探讨了不同类型观测数据对推估效果、水位与浓度预测精度的影响。三个理想算例包括仅融合水位数据(Case 1),同时融合水位与浓度数据(Case 2),同时融合水位、浓度与对数渗透系数数据(Case 3)。结果表明:ESMDA-DS方法结合了ESMDA与DS的各自优势,能有效融合观测数据推估渗透系数场,并保持参数场的非高斯特性。通过对比三个算例推估结果,Case 3的参数场推估效果最好,水位与浓度预测精度最高,Case 2次之,Case 1最差,表明融合多源数据可改善推估效果,提高预测精度。 展开更多
关键词 参数推估 多点地质统计 向导点 非高斯场 集合平滑数据同化方法
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基于谱修正方法的非高斯风场模拟 被引量:1
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作者 孙芳锦 张爱社 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2012年第2期187-190,共4页
为克服基于H erm ite谱修正方法的缺点,减少该方法中计算H erm ite多项式系数所需耗费的大量机时,提出了一种模拟非高斯风压场的新方法,采用非高斯累积分布函数(CDF)映射技术来代替基于H erm ite的概率密度函数(PDF)修正。选择任意边缘... 为克服基于H erm ite谱修正方法的缺点,减少该方法中计算H erm ite多项式系数所需耗费的大量机时,提出了一种模拟非高斯风压场的新方法,采用非高斯累积分布函数(CDF)映射技术来代替基于H erm ite的概率密度函数(PDF)修正。选择任意边缘PDF模型作为概率目标模型,采用目标功率谱密度(PSD)作为样本函数,通过迭代修正该样本函数,使其收敛于目标概率密度函数和目标功率谱密度。将该方法应用于实际结构的非高斯风场模拟,模拟结果与目标谱符合良好,表明本文方法模拟非高斯风场具有较高的精确度和计算效率。 展开更多
关键词 高斯风压 高斯累积分布函数(CDF) 概率密度函数(PDF) 目标功率谱密度(PSD) 谱表示方法
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基于多层混合模型的非高斯海洋背景场表示 被引量:1
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作者 贾平生 雷志雄 《电声技术》 2018年第2期41-50,共10页
实际的海洋环境背景声场通常不服从高斯分布,此情况下多种水声信号处理方法的前提条件得不到满足。针对非高斯海洋背景场下的噪声预处理,研究了一种具有促稀疏性的多层贝叶斯建模方法,使用吉布斯采样对变量的后验概率进行求解。对两组... 实际的海洋环境背景声场通常不服从高斯分布,此情况下多种水声信号处理方法的前提条件得不到满足。针对非高斯海洋背景场下的噪声预处理,研究了一种具有促稀疏性的多层贝叶斯建模方法,使用吉布斯采样对变量的后验概率进行求解。对两组在不同海域采集的水声数据进行建模,分析结果表明非高斯背景场中高阶分量混合系数虽然较小。 展开更多
关键词 水声信号处理 高斯海洋背景 高斯混合模型 吉布斯采样
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风荷载的非高斯性对风机结构疲劳损伤的影响 被引量:8
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作者 双妙 宋波 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期152-158,共7页
为分析非高斯风荷载作用下风机结构的疲劳寿命,在穿越模型基础上,根据Monte Carlo模拟生成某典型风机正常风速条件下,高斯、非高斯硬化和软化3种风场的风速时程,用于分析风场的非高斯性对风机结构疲劳损伤的影响.由叶片的气动模型和多... 为分析非高斯风荷载作用下风机结构的疲劳寿命,在穿越模型基础上,根据Monte Carlo模拟生成某典型风机正常风速条件下,高斯、非高斯硬化和软化3种风场的风速时程,用于分析风场的非高斯性对风机结构疲劳损伤的影响.由叶片的气动模型和多体动力,计算出风机的动力响应,并对响应的时域特性进行分析.基于线性损伤累积和线性裂纹扩展理论,对裂纹形成寿命和裂纹扩展寿命进行详细讨论.结果表明:不同概率特性风场作用下风机动力响应的最大值有所不同,且风机响应的非高斯性较风场的非高斯性减弱;在年平均风速较小地区,风场的非高斯性对风机疲劳寿命影响较小;但随着年平均风速的增大,非高斯性对疲劳寿命的影响显著增大,当年平均风速为7 m/s和9 m/s时,相较于高斯风场,软化过程的裂纹形成寿命减小约10%.因此,在年平均风速较大地区,需要考虑风场的软化特性对风机结构疲劳损伤的影响. 展开更多
关键词 高斯 模拟 穿越模型 风致疲劳 风机
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非高斯风场下大跨柔性桥梁的抖振响应特性
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作者 周海俊 陈思雨 +2 位作者 周锐 李丹 杜彦良 《东南大学学报(自然科学版)》 EI CAS 2024年第6期1354-1364,共11页
为了准确评估非高斯风荷载下大跨柔性桥梁抖振响应特性,以沿海大跨度斜拉桥与悬索桥为例,基于频率-波数谱法分别生成了桥址区的高斯风场和非高斯风场,对比分析了高斯与非高斯风场下2种桥梁的抖振响应及统计特征,并探讨了2个重要参数(加... 为了准确评估非高斯风荷载下大跨柔性桥梁抖振响应特性,以沿海大跨度斜拉桥与悬索桥为例,基于频率-波数谱法分别生成了桥址区的高斯风场和非高斯风场,对比分析了高斯与非高斯风场下2种桥梁的抖振响应及统计特征,并探讨了2个重要参数(加劲梁的高度、地面粗糙度)对桥梁抖振响应的影响.结果表明:高斯风场下2座桥梁的所有位移响应接近于正态分布而非高斯风场下呈现非正态分布;非高斯风场下该斜拉桥主梁的侧向位移略大于高斯风场下;但高斯风场下该悬索桥主梁的扭转位移均方根(RMS)值明显高于非高斯风场下,高斯风作用下侧向位移略大于非高斯风作用下.此外,加劲梁离水面越低或地面粗糙度越大,斜拉桥跨中仅侧向位移RMS值略变大,但悬索桥跨中的扭转位移RMS值显著变大,竖向位移RMS值也略变大. 展开更多
关键词 高斯 斜拉桥 悬索桥 频率-波数谱 抖振响应特性
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基于风压谱和Hermite模型的大跨干煤棚风压场数值模拟研究 被引量:4
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作者 黄铭枫 孙轩涛 +2 位作者 冯鹤 楼文娟 胡德军 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2018年第23期111-119,共9页
大跨干煤棚表面风荷载脉动特性较为复杂,通常需要风洞试验确定。基于四参数风压谱模型和Hermite变换关系,提出了大跨干煤棚随机风压场的数值模拟方法,对非高斯风压场进行高效模拟;同时在该方法中引入基于非高斯数字特征的误差控制参数,... 大跨干煤棚表面风荷载脉动特性较为复杂,通常需要风洞试验确定。基于四参数风压谱模型和Hermite变换关系,提出了大跨干煤棚随机风压场的数值模拟方法,对非高斯风压场进行高效模拟;同时在该方法中引入基于非高斯数字特征的误差控制参数,能够在给定精度要求的条件下修正模拟结果;利用某大跨开敞式干煤棚网架结构的刚性模型高频测压风洞试验数据,得到了大跨干煤棚表面各区域风压谱模型的四个参数,并采用该方法开展了大跨干煤棚非高斯风压场的数值模拟。通过数值模拟结果和风洞试验结果在时域和频域内的对比,验证了方法的有效性。 展开更多
关键词 风压谱模型 高斯风压 数值模拟 风洞试验
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土体强度的空间分布形式对单桩承载力的影响 被引量:3
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作者 杨剑 黎冰 +1 位作者 鲍安琪 陈宁 《水利水运工程学报》 CSCD 北大核心 2022年第1期97-103,共7页
土体参数可能服从不同类型的分布,而在考虑土性空间变异性的桩基础承载特性的研究中一般将随机变量假定为服从对数正态分布。以土体的不排水强度为随机变量,考虑不同的变异系数和相关距离,采用随机有限元法分别模拟了竖向和水平向荷载... 土体参数可能服从不同类型的分布,而在考虑土性空间变异性的桩基础承载特性的研究中一般将随机变量假定为服从对数正态分布。以土体的不排水强度为随机变量,考虑不同的变异系数和相关距离,采用随机有限元法分别模拟了竖向和水平向荷载作用下单桩基础的承载性状,对比分析了土体不排水强度分别服从对数正态分布、Beta分布和Gamma分布条件下单桩的承载力均值和标准差。结果表明,土体强度的分布形式对单桩竖向承载力的均值没有影响,而服从对数正态分布的随机场中单桩水平承载力均值最大,服从Beta分布的随机场中单桩水平承载力均值最小;竖向荷载和水平荷载作用下Beta分布得到的承载力标准差均为最大。当地基土强度空间分布形式未知时,建议采用Beta分布确定单桩承载力。 展开更多
关键词 空间变异性 桩基础 高斯随机 不排水强度
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Almost Sure Asymptotics for Extremes of Non-stationary Gaussian Random Fields 被引量:1
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作者 Zhongquan TAN Yuebao Yuebao WANG 《Chinese Annals of Mathematics,Series B》 SCIE CSCD 2014年第1期125-138,共14页
In this paper, the authors prove an almost sure limit theorem for the maxima of non-stationary Caussian random fields under some mild conditions related to the covariance functions of the Gaussian fields. As the by-pr... In this paper, the authors prove an almost sure limit theorem for the maxima of non-stationary Caussian random fields under some mild conditions related to the covariance functions of the Gaussian fields. As the by-products, the authors also obtain several weak convergence results which extended the existing results. 展开更多
关键词 Almost sure limit theorcm EXTREMES Gaussian random fields Non-stationary
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The Effect of Magnetic Field on an Asymmetrical Gaussian Potential Quantum Well Qubit 被引量:5
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作者 蔡春雨 赵翠兰 肖景林 《Communications in Theoretical Physics》 SCIE CAS CSCD 2015年第2期159-162,共4页
Under the influence of an applied magnetic field(MF), the eigenenergies and the eigenfunctions of the ground and the first excited states(GFES) are obtained by using a variational method of the Pekar type(VMPT) in a s... Under the influence of an applied magnetic field(MF), the eigenenergies and the eigenfunctions of the ground and the first excited states(GFES) are obtained by using a variational method of the Pekar type(VMPT) in a strong electron-LO-phonon coupling asymmetrical Gaussian potential quantum well(AGPQW). This AGPQW system may be employed as a two-level qubit. The numerical results have indicated(i) that when the electron situates in the superposition state of the GFES, we obtain the time evolution and the coordinate change of the electron probability density in the AGPQW,(ii) that due to the presence of the asymmetrical potential in the growth direction of the AGPQW, the probability density shows double-peak configuration, whereas there is only one peak if the confinement is a two dimensional symmetric one in the xy plane of the AGPQW,(iii) that the oscillatory period is a decreasing function of the cyclotron frequency of the MF, the height of the AGPQW and the polaron radius,(iv) and that as the range of the confinement potential(RCP) decreases the oscillatory period will decrease firstly and then increase and it will take a minimum when R =-0.234 nm. 展开更多
关键词 asymmetrical Gaussian potential quantum well QUBIT magnetic field probability density
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