中文名 | 相似集合方法 | 外文名 | Analogue Ensemble, AnEn |
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所屬學(xué)科 | 大氣科學(xué) | 提出者 | H. M. Van den Dool [7]? |
提出時(shí)間 | 1989年 |
給定新預(yù)報(bào)、歷史預(yù)報(bào)和歷史觀測,相似集合方法的算法分為以下兩步 :
根據(jù)觀測構(gòu)建滿足相似性假設(shè)的預(yù)報(bào)空間。例如對(duì)降水觀測,預(yù)報(bào)空間可能由數(shù)值天氣預(yù)報(bào)得到的積累降水量(accumulated precipitation)、可降水量(precipitable water)、濕度(humidity)等變量構(gòu)成??紤]非參數(shù)算法的局限,應(yīng)使用少量且相互獨(dú)立的變量構(gòu)建預(yù)報(bào)空間。
從歷史預(yù)報(bào)中選取相似預(yù)報(bào),并由其對(duì)應(yīng)的歷史觀測構(gòu)建集合。一般地,若一個(gè)歷史預(yù)報(bào)在預(yù)報(bào)空間內(nèi)與新預(yù)報(bào)接近,則該歷史預(yù)報(bào)是相似預(yù)報(bào),其中相似性的測度通常為歐式距離。由于實(shí)際的預(yù)報(bào)問題不能完全滿足相似性假設(shè),上述準(zhǔn)則通常有附加條件,例如新預(yù)報(bào)和歷史預(yù)報(bào)必須對(duì)應(yīng)相同的預(yù)報(bào)系統(tǒng)、預(yù)報(bào)時(shí)效、季節(jié),以及相近的地理位置。
相似性方法被應(yīng)用于數(shù)值天氣預(yù)報(bào)的集合預(yù)報(bào)中,形成相似性集合預(yù)報(bào)(analogue ensemble forecast)方法。相似性方法可以由集合成員得到誤差訂正的集合 ,也可以從集合平均或確定性預(yù)報(bào)中得到集合 。2100433B
相似集合方法包含了預(yù)報(bào)空間和觀測空間的相似性假設(shè),即“相似的預(yù)報(bào)”對(duì)應(yīng)“相似的觀測”。因此相似集合方法的有效性取決于預(yù)報(bào)問題對(duì)相似性假設(shè)的滿足程度。對(duì)天氣預(yù)報(bào)問題,由同一個(gè)預(yù)報(bào)系統(tǒng)在地理位置、季節(jié)、氣候態(tài)接近的條件下做出的預(yù)報(bào),被認(rèn)為是滿足相似性假設(shè)的。此時(shí)由相似集合方法得到的觀測集合是可用的。使用該集合替代原始的預(yù)報(bào)集合可以提升預(yù)報(bào)技巧 。
1、光澤。翡翠經(jīng)強(qiáng)酸堿浸泡處理后,結(jié)構(gòu)疏松,沒充填之前表面見溶蝕凹坑,使之產(chǎn)生漫反射,光澤變?nèi)?。加人樹脂或塑料等有機(jī)充填物后,翡翠常有樹脂光澤、蠟狀光澤或者是玻璃光澤與樹脂光澤、蠟狀光澤混合。 2、顏...
工程結(jié)算與預(yù)算在編制方法和程序上有相似之處嗎
工程結(jié)算與預(yù)算在編制方法和程序上有相似之,工程進(jìn)度款的結(jié)算也一樣。在預(yù)算的基礎(chǔ)上加進(jìn)變更和簽證。
1.與小葉紫檀相似的材料較多,但是價(jià)格卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如小葉紫檀,因此在分辨時(shí)候很容易混淆,下面我簡單介紹一下怎么分辨是否是小葉紫檀。2.氣味,小葉紫檀的淡淡的檀香味,而很多比較相似的紅酸枝是酸辛味;顏色:用...
相似性方法具有相似預(yù)報(bào)和非參數(shù)算法的性質(zhì),例如在學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)充足時(shí)能夠充分利用數(shù)據(jù),但反之則性能下降,得到的相似集合可能不具有代表性。由于非參數(shù)算法的“維數(shù)詛咒”,相似性方法的預(yù)報(bào)空間需要從原始的預(yù)報(bào)空間降維,這通常意味著利用預(yù)報(bào)經(jīng)驗(yàn)直接篩選變量,此時(shí)可能引入主觀因素。
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基于模糊相似優(yōu)先比的軟基沉降預(yù)測方法——運(yùn)用模糊相似優(yōu)先的概念,構(gòu)造了一個(gè)高速公路軟基最終沉降預(yù)測的模型。對(duì)每一個(gè)影響軟基沉降的因素,分別建立了軟基目標(biāo)范例與源范例之間的模糊相似優(yōu)先關(guān)系。經(jīng)過影響因素之間的兩兩比較,獲得不同的影響因素下軟基的...
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選型離心風(fēng)機(jī)是風(fēng)機(jī)應(yīng)用技術(shù)中的一項(xiàng)非常重要工作,采用相似計(jì)算選型的方法可以獲得最優(yōu)化的結(jié)果。
(1)幾何相似
幾何相似是指模型與其原型形狀相同,但尺寸可以不同,而一切對(duì)應(yīng)的線性尺寸成比例,這里的線性尺寸可以是直徑、長度及粗糙度等。如用下標(biāo)p和m 分別代表原型和模型,則
線性比例常數(shù)可表示為 Cl=lp/lm
面積比例常數(shù)可表示為 Ca=Ap/Am=Cl^2
體積比例常數(shù)可表示為 Cv=Vp/Vm=Cl^3
(2)運(yùn)動(dòng)相似
運(yùn)動(dòng)相似是指對(duì)不同的流動(dòng)現(xiàn)象,在流場中的所有對(duì)應(yīng)點(diǎn)處對(duì)應(yīng)的速度和加速度的方向一致,且比值相等,也就是說,兩個(gè)運(yùn)動(dòng)相似的流動(dòng),其流線和流譜是幾何相似的。
速度比例常數(shù)可表示為 Cv=Vp/Vm;
由于時(shí)間的量綱是l/V,因此時(shí)間比例常數(shù)為 Ct=tp/tm=(lp/Vp)/ (lm/Vm)=Cl/Cv
由此加速度比例常數(shù)Ca=ap/am=Cv/Ct=CI/Ct^2
(3)動(dòng)力相似動(dòng)力相似即對(duì)不同的流動(dòng)現(xiàn)象,作用在流體上相應(yīng)位置處的各種力,如重力、壓力、粘性力和彈性力等,它們的方向?qū)?yīng)相同,且大小的比值相等,也就是說,兩個(gè)動(dòng)力相似的流動(dòng),作用在流體上相應(yīng)位置處各力組成的力多邊形是幾何相似的。
一般地說,作用在流體微元上的力有重力Fg、壓力Pp、粘性力Fv、彈性力Fe和表面張力Ft。如果流體是作加(減)速運(yùn)動(dòng),則加上慣性力Fi后,上述各力就會(huì)組成一個(gè)力多邊形,因此Fg Fp Fv Fe Ft Fi=0。
當(dāng)然,在許多實(shí)際問題中,上述各力并非同等重要,有時(shí)有些力可能不存在或者小得可以忽略不計(jì),例如Fe和Ft,見圖。如果在滿足幾何相似及運(yùn)動(dòng)相似的兩個(gè)流動(dòng)現(xiàn)象中,作用在任何流體微元上的力有Fg、Fp、Fv和Fi等,于是,如果這些力滿足以下條件,則說兩個(gè)現(xiàn)象是動(dòng)力相似的。
動(dòng)力比例常數(shù)可表示為:Cf=Fgp/Fgm= Fpp/Fpm= Fvp/Fvm= Fip/Fim=…
滿足以上相似條件時(shí),兩個(gè)流動(dòng)現(xiàn)象(或流場)在力學(xué)上就是相似的。這三種相似條件中,幾何相似是運(yùn)動(dòng)相似和動(dòng)力相似的前提和依據(jù),動(dòng)力相似是則是流動(dòng)相似的主導(dǎo)因素,而運(yùn)動(dòng)相似只是幾何相似和動(dòng)力相似的表征;三者密切相關(guān),缺一不可。
兩個(gè)相似的流動(dòng)現(xiàn)象都屬于同一類物理現(xiàn)象,它們都應(yīng)為同一的數(shù)學(xué)物理方程所描述。流動(dòng)現(xiàn)象的幾何條件(流場的邊界形狀和尺寸)、物性條件(流體密度、粘性等)、邊界條件(流場邊界上物理量的分布,如速度分布、壓強(qiáng)分布等),對(duì)非定常流動(dòng)還有初始條件(選定研究的初始時(shí)刻流場中各點(diǎn)的物理量分布)都必定是相似的。這些條件又統(tǒng)稱為單值條件。如前所述,兩個(gè)流動(dòng)現(xiàn)象力學(xué)相似,則在空間對(duì)應(yīng)點(diǎn)和對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)諸物理量各自互成一定的比例,而這些物理量又必須滿足同一的微分方程組,因此各量的比例系數(shù),即相似倍數(shù),不能是任意的,而是彼此制約的 。
綜上可得到結(jié)論:彼此相似的物理現(xiàn)象必須服從同樣的客觀規(guī)律,若該規(guī)律能用方程表示,則物理方程式必須完全相同,而且對(duì)應(yīng)的相似準(zhǔn)則必定數(shù)值相等。這就是相似第一定理。值得指出,一個(gè)物理現(xiàn)象中在不同的時(shí)刻和不同的空間位置相似準(zhǔn)則具有不同的數(shù)值,而彼此相似的物理現(xiàn)象在對(duì)應(yīng)時(shí)間和對(duì)應(yīng)點(diǎn)則有數(shù)值相等的相似準(zhǔn)則,因此,相似準(zhǔn)則不是常數(shù)。
要使試驗(yàn)?zāi)P屯M的研究對(duì)象相似,試驗(yàn)的結(jié)果才能應(yīng)用到研究對(duì)象上去。判斷兩個(gè)現(xiàn)象是否相似,往往不能用物理量在對(duì)應(yīng)時(shí)間和空間的分布是否保持同一比值來判定。例如,風(fēng)洞中模型飛機(jī)流場與實(shí)際飛行著的飛機(jī)流場相似問題,往往只知道飛機(jī)遠(yuǎn)前方的來流速度,飛機(jī)附近的流場分布卻不知道,因此不能根據(jù)相似定義來判斷二者是否相似。
兩個(gè)物理現(xiàn)象相似,必定是同一類物理現(xiàn)象。因此,描述物理現(xiàn)象的微分方程組必定相同,這是現(xiàn)象相似的第一個(gè)必要條件。
單值條件相似是物理現(xiàn)象相似的第二個(gè)必要條件。因?yàn)榉耐晃⒎址匠探M的同類現(xiàn)象有許多,單值條件可以將研究對(duì)象從無數(shù)多現(xiàn)象中單一地區(qū)分出來,數(shù)學(xué)上則是使微分方程組有唯一解的定解條件。
單值條件中的物理量所組成的相似準(zhǔn)則相等是現(xiàn)象相似的第三個(gè)必要條件。
反過來說,屬于同一類物理現(xiàn)象且單值條件相似時(shí),兩個(gè)現(xiàn)象才有時(shí)間和空間的對(duì)應(yīng)關(guān)系以及與時(shí)間和空間聯(lián)系的相同物理量,如果對(duì)應(yīng)的相似準(zhǔn)則相等,又保持了在對(duì)應(yīng)的時(shí)間和空間點(diǎn)上物理量保持相同的比值,也就保證了兩個(gè)物理現(xiàn)象的相似。
綜上所述,相似條件可表述為:凡同一類物理現(xiàn)象,當(dāng)單值條件相似且由單值條件中的物理量組成的相似準(zhǔn)則對(duì)應(yīng)相等時(shí),則這些現(xiàn)象必定相似。這就是相似第二定理,它是判斷兩個(gè)物理現(xiàn)象是否相似的充分必要條件。
相似三角形的相似條件
1、平行于三角形一邊的直線和其他兩邊(或兩邊的延長線)相交,所構(gòu)成的三角形與原三角形相似;
2、如果一個(gè)三角形的兩個(gè)角與另一個(gè)三角形的兩個(gè)角對(duì)應(yīng)相等, 那么這兩個(gè)三角形相似;
3、如果兩個(gè)三角形的兩組對(duì)應(yīng)邊的比相等,并且相應(yīng)的夾角相等,那么這兩個(gè)三角形相似;
4、如果兩個(gè)三角形的三組對(duì)應(yīng)邊的比相等,那么這兩個(gè)三角形相似;
5、對(duì)應(yīng)角相等,對(duì)應(yīng)邊成比例的兩個(gè)三角形叫做相似三角形。
離心泵葉輪的相似條件
1、流量相似關(guān)系
幾何相似的泵葉輪出口排擠系數(shù)相等
如果尺寸比值不是很大,滿足相似三條件的離心泵ηv = η’v
即可得:
2、揚(yáng)程相似關(guān)系
3、功率相似關(guān)系
上式表達(dá)了滿足相似三條件的離心泵各主要性能參數(shù)間的關(guān)系,稱為相似三定律。
相似理論
相似理論在泵的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)中廣泛應(yīng)用。通常所說的按模型換算進(jìn)行相似設(shè)計(jì)和進(jìn)行模型實(shí)驗(yàn)就是在相似理論指導(dǎo)下進(jìn)行的。按相似理論可以把模型實(shí)驗(yàn)結(jié)果換算到實(shí)型泵上,也可以將實(shí)型泵的參數(shù)換算為模型的參數(shù)進(jìn)行模型設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)。
用小的模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)要比真機(jī)實(shí)驗(yàn)經(jīng)濟(jì)得多,而且,因受到條件的限制,當(dāng)真機(jī)的尺寸過大,轉(zhuǎn)速過高或抽送諸如高溫等特殊液體時(shí),往往難以進(jìn)行真機(jī)實(shí)驗(yàn),只能用模型實(shí)驗(yàn)代之。
①幾何相似
兩臺(tái)泵在結(jié)構(gòu)上完全相仿,對(duì)應(yīng)尺寸的比值相同,葉片數(shù)、對(duì)應(yīng)角相等。
②運(yùn)動(dòng)相似
兩臺(tái)泵內(nèi)對(duì)應(yīng)點(diǎn)的液體流動(dòng)相仿,速度大小的比值相同、方向一致(即速度三角形相似)。
運(yùn)動(dòng)相似是幾何相似和動(dòng)力相似的必然結(jié)果。
③動(dòng)力相似
兩臺(tái)泵內(nèi)對(duì)應(yīng)點(diǎn)的液體慣性力、粘性力等的比值相同。
滿足以上3條,兩臺(tái)泵即為相似。通常兩臺(tái)泵只要滿足幾何相似和運(yùn)動(dòng)相似,就認(rèn)為滿足相似條件。
相似定律
符合相似條件的兩臺(tái)泵,可近似地認(rèn)為兩相似泵的容積效率、水力效率、機(jī)械效率相等,這時(shí)有以下各式成立,稱為相似定律。2100433B