熱帶森林轟燃與火災(zāi)蔓延中的混沌機(jī)理及其智能預(yù)測(cè).pdf

1、華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文熱帶森林轟燃與火災(zāi)蔓延中的混沌機(jī)理及其智能預(yù)測(cè)姓名：楊景標(biāo)申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士專業(yè)：工程熱物理指導(dǎo)教師：馬曉茜20040601華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文模型得到的平衡曲面與區(qū)域模型數(shù)值計(jì)算得到的解可以相互演化。對(duì)松木進(jìn)行燃燒實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了模型的可靠性和轟燃過程具有突變行為。所建立的轟燃尖點(diǎn)突變模型很好地解釋了轟燃的復(fù)雜現(xiàn)象，系統(tǒng)的燃燒過程出現(xiàn)不穩(wěn)定狀態(tài)。運(yùn)用人口模型對(duì)林火蔓延進(jìn)行分析，計(jì)算了不同可燃物在不同的山

2、坡坡度和不同風(fēng)級(jí)條件下可燃物的蔓延速度，與此同時(shí)得到了不同蔓延速度下林火蔓延模型的解，分析了林火蔓延規(guī)律和特點(diǎn)。由于林火蔓延時(shí)火場(chǎng)形狀的隨機(jī)性，引入L o g i s t i c 差分模型分析林火蔓延的混沌特點(diǎn)，對(duì)林火蔓延產(chǎn)生混沌的規(guī)律進(jìn)行預(yù)測(cè)分析。由浮力羽流的基本方程組出發(fā)，并認(rèn)為煙氣羽流在某一水平截面的體積流量，等于其相鄰的下一截面的體積流量加上該截面的卷吸量，從而建立了煙氣羽流體積流量的計(jì)算方程。通過對(duì)該方程的迭代計(jì)算，發(fā)現(xiàn)：煙氣

3、羽流體積流量發(fā)展過程與初始比浮力通量密切相關(guān)，具有不確定性，煙氣羽流的軸向運(yùn)動(dòng)處于不穩(wěn)定狀態(tài)。同時(shí)計(jì)算得到煙氣進(jìn)入混沌狀態(tài)時(shí)的初始質(zhì)量通量分歧值，和不同初始浮力通量下體積流量達(dá)最大值時(shí)煙氣達(dá)到的高度。對(duì)煙氣羽流卷吸過程和流量發(fā)展過程的迭代計(jì)算，很好地揭示了煙氣羽流運(yùn)動(dòng)不確定性和混沌的本質(zhì)。由煙氣羽流的納維～斯托克斯方程出發(fā)，推導(dǎo)出具有復(fù)雜時(shí)空發(fā)展行為的煙氣羽流流速的耦合映象格子模型。通過對(duì)耦合映象格子模型進(jìn)行迭代計(jì)算得到煙氣羽流各種不同

4、的時(shí)空發(fā)展圖案模式和系統(tǒng)的最大李雅普諾夫指數(shù)。根據(jù)時(shí)空發(fā)展圖案模式對(duì)煙氣羽流的發(fā)展行為進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)：迭代討‘算所得到的各種時(shí)空發(fā)展圖案與人們實(shí)際觀察到的煙氣羽流復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)流態(tài)圖案相吻合，湍流理論和所建立的耦合映象格子模型相互統(tǒng)一地解釋了煙氣羽流復(fù)雜的時(shí)空發(fā)展行為。不同的時(shí)空發(fā)展圖案和與之對(duì)應(yīng)的最大李雅普諾夫指數(shù)都證明煙氣羽流具有時(shí)空混沌行為。應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了熱帶森林火災(zāi)發(fā)生情況預(yù)測(cè)和林火蔓延預(yù)測(cè)的多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，并將林火發(fā)生和林