非线性海冰温度系统的热力学参数辨识和数值模拟

发布时间：2020-05-23 23:36

【摘要】：本文根据北极海冰温度场分布,建立大气—冰—水耦合模式,对北极海冰的热力学过程进行了研究。以雪层、冰层和水层的温度为状态变量,以雪层、冰层和水层的密度、比热、热传导系数以及热力学经验公式中的系数λ和β为控制变量,建立了大气—冰—海洋耦合模式的抛物型分布参数系统。北极海冰研究的目的是要求动力系统的计算结果和观测点的对应值越接近越好。根据实测数据和所建立的非线性动力系统,以上述目的为性能指标建立了最优控制系统,本文对所建立的最优控制模型进行了研究,构造了求解该动力系统的全局优化算法并将算法应用到北极海冰的实际研究中。 第一章回顾了控制理论的发展情况,同时介绍了一些在海冰研究领域内的国内外学者所取得的成果。第二章主要讨论了研究非线性动力系统的过程中要用到的一些基本知识,即分布参数系统一些基本概念和性质,主要为第三章和第四章的研究作准备。在第三章和第四章中,介绍了本文的主要研究成果,可概括如下: 1.概述了均匀设计法和优化算法的基本原理,结合本论文所研究的实际问题,阐述了均匀设计法在寻求全局最优解方面的优越性和传统Hooke-Jeeves优化算法的不足,并予以改进,数值结果表明,改进后的算法具有更高效的收敛特性且能得到较为满意的全局最优解。 2.建立大气—冰—水耦合模式,建立了抛物型分布参数系统和参数辨识的最优控制模型,讨论了非线性动力系统解的存在唯一性,最优控制模型最优解的存在性。 3.采用半隐差分法和改进的Hooke-Jeeves算法进行参数辨识和数值模拟,并用C++程序实现,得到的结果表明本文所建立的动力系统和控制模型是行之有效的。
【图文】：

以上误差比较表明，辨识后的系统能够更好地描述北极海冰温度的实际变化过程。下面给出数值模拟时其中两个空间测温点(x]=.032m和凡二.0%m，，图3)和两个测温时刻(tl=2:59和tl，二2:59，图4)实测冰温与计算冰温的比较。图3给出了空间测温点xl二.0犯m和x3=.0%m处冰温随时间变化:
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：P731.15;O231.3

【参考文献】

相关期刊论文 前9条

1 程斌;一维海冰热力模式的守恒型差分格式和数值模拟[J];海洋通报;1996年04期

2 郭智昌,赵进平;北极海冰数值模拟研究述评[J];海洋与湖沼;1998年02期

3 余志豪,白学志;海冰热力模式及北极海冰季节变化的数值模拟[J];海洋预报;1998年02期

4 刘骏跃;最优控制理论的现状与发展[J];机电工程;2000年05期

5 赵玉春,孙照渤,王叶红;南、北极海冰的长期变化趋势及其与大气环流的联系[J];南京气象学院学报;2001年01期

6 刘钦政,白珊,黄嘉佑,吴辉碇;一种冰-海洋模式的热力耦合方案[J];海洋学报(中文版);2004年06期

7 刘修善，石在虹，周大千;计算井眼轨道的曲线结构法[J];石油学报;1994年03期

8 刘修善,石在虹;一种测斜计算新方法——自然参数法[J];石油学报;1998年04期

9 刘修善,石在虹,高广友;测斜计算理论的新进展[J];钻采工艺;1998年01期

本文编号：2678122