熱帶森林轟燃與火災蔓延中的混沌機理及其智能預測.pdf

1、華南理工大學碩士學位論文熱帶森林轟燃與火災蔓延中的混沌機理及其智能預測姓名：楊景標申請學位級別：碩士專業(yè)：工程熱物理指導教師：馬曉茜20040601華南理工大學碩士學位論文模型得到的平衡曲面與區(qū)域模型數(shù)值計算得到的解可以相互演化。對松木進行燃燒實驗，實驗數(shù)據(jù)驗證了模型的可靠性和轟燃過程具有突變行為。所建立的轟燃尖點突變模型很好地解釋了轟燃的復雜現(xiàn)象，系統(tǒng)的燃燒過程出現(xiàn)不穩(wěn)定狀態(tài)。運用人口模型對林火蔓延進行分析，計算了不同可燃物在不同的山

2、坡坡度和不同風級條件下可燃物的蔓延速度，與此同時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。由于林火蔓延時火場形狀的隨機性，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，對林火蔓延產(chǎn)生混沌的規(guī)律進行預測分析。由浮力羽流的基本方程組出發(fā)，并認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算方程。通過對該方程的迭代計算，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，具有不確定性，煙氣羽流的軸向運動處于不穩(wěn)定狀態(tài)。同時計算得到煙氣進入混沌狀態(tài)時的初始質(zhì)量通量分歧值，和不同初始浮力通量下體積流量達最大值時煙氣達到的高度。對煙氣羽流卷吸過程和流量發(fā)展過程的迭代計算，很好地揭示了煙氣羽流運動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)，推導出具有復雜時空發(fā)展行為的煙氣羽流流速的耦合映象格子模型。通過對耦合映象格子模型進行迭代計算得到煙氣羽流各種不同

4、的時空發(fā)展圖案模式和系統(tǒng)的最大李雅普諾夫指數(shù)。根據(jù)時空發(fā)展圖案模式對煙氣羽流的發(fā)展行為進行分析發(fā)現(xiàn)：迭代討‘算所得到的各種時空發(fā)展圖案與人們實際觀察到的煙氣羽流復雜的運動流態(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雜的時空發(fā)展行為。不同的時空發(fā)展圖案和與之對應的最大李雅普諾夫指數(shù)都證明煙氣羽流具有時空混沌行為。應用人工神經(jīng)網(wǎng)絡建立了熱帶森林火災發(fā)生情況預測和林火蔓延預測的多層神經(jīng)網(wǎng)絡模型，并將林火發(fā)生和林