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相对熵理论在明渠水流流向速度剖面中的应用:先验概率分布的影响。 (英语) Zbl 1415.82006年

摘要:应用相对熵或交叉熵的概念和最小交叉熵原理,推导了宽明渠中的流速分布。以往的研究利用香农熵和最大熵原理推导了包括速度在内的各种流量变量的分布。相对熵是熵的一种广义形式,如果先验概率分布为均匀分布,则可以特化为香农熵。先验分布通常是基于直觉、经验或思维实验制定的。在推导宽明渠中的流速分布时,本研究假设了四种先验概率分布,并分析了这些先验概率的影响。研究发现,正态先验和伽马先验对速度剖面有显著影响,尤其是在河床附近,其预测精度优于先前基于Shannon熵得到的速度分布。此外,对于在合并这些先验项时出现的非线性微分方程,获得了封闭形式的显式解析解。使用实验和现场数据验证导出的速度分布,并进行误差分析以评估其性能。

理学硕士:

82B31型 随机方法在平衡统计力学问题中的应用
62B10型 信息论主题的统计学方面
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全文: 内政部

参考文献:

[1] Abbasbandy,S.:广义Benjamin-Bona-Mahony方程的同伦分析方法。Z.für Angew先生。数学。物理学。59(1), 51-62 (2008) ·Zbl 1139.35325号 ·数字对象标识代码:10.1007/s00033-007-6115-x
[2] Abbasbandy,S.,Shivanian,E.,Vajravelu,K.:\[\hbar\]ħ-曲线在同构分析方法框架中的数学性质。Commun公司。非线性科学。数字。模拟。16(11), 4268-4275 (2011) ·Zbl 1222.65060号 ·doi:10.1016/j.cnsns.2011.03.031
[3] Adomian,G.:《解决物理学前沿问题:分解方法》,第60卷。柏林施普林格出版社(2013)·Zbl 0802.65122号
[4] Afzalimehr,H.,Rennie,C.D.:使用边界层参数确定砾石河流中的河床剪切应力。水文学。科学。J.54(1),147-159(2009)·doi:10.1623/hysj.54.1.147
[5] Agnew,R.P.:欧拉变换。美国数学杂志。66(2), 313-338 (1944) ·Zbl 0060.16004号 ·doi:10.2307/2371990年
[6] Barbe,D.E.,Cruise,J.F.,Singh,V.P.:基于三约束熵的速度分布的求解。J.海德鲁。工程117(10),1389-1396(1991)·doi:10.1061/(ASCE)0733-9429(1991)117:10(1389)
[7] Blasius,H.,Das Aehnlichkeitsgesetz bei Reibungsvorgängen in Flüssigkeiten,1-41(1913),柏林,海德堡
[8] Cheng,J.、Cang,J.和Liao,S.J.:关于深水波与指数剪切流的相互作用。Z.安圭。数学。物理学。60(3), 450-478 (2009) ·Zbl 1173.76007号 ·doi:10.1007/s00033-008-7050-1
[9] Chiu,C.L.:水力学中的熵和概率概念。J.海德鲁。工程113(5),583-600(1987)·doi:10.1061/(ASCE)0733-9429(1987)113:5(583)
[10] Chiu,C.-L.:明渠水流的速度分布。J.海德鲁。工程ASCE 115(5),576-594(1989)·doi:10.1061/(ASCE)0733-9429(1989)115:5(576)
[11] Chiu,C.L.,Jin,W.,Chen,Y.C.:含沙量分布的数学模型。J.海德鲁。工程126(1),16-23(2000)·doi:10.1061/(ASCE)0733-9429(2000)126:1(16)
[12] Chow,V.T.:明渠水力学。纽约麦格劳-希尔图书公司(1959年)
[13] Cui,H.,Singh,V.P.:使用Tsallis熵的明渠二维速度分布。J.水文学。工程18(3),331-339(2013)·doi:10.1061/(ASCE)HE.1943-5584.000610
[14] Davoren,A.:圆柱形桥墩周围的局部冲刷。国家水土保持局水文中心第3号出版物。新西兰基督城工程与发展部(1985年)
[15] Einstein,H.A.,Chien,N.:河床附近重泥沙浓度对流速和泥沙分布的影响。M.R.D.沉积物系列第8期加州大学伯克利分校(1955年)
[16] Hayat,T.、Khan,M.、Ayub,M.:关于滑移边界条件下的非线性流动。Z.安圭。数学。物理学。56(6), 1012-1029 (2005) ·Zbl 1097.76007号 ·doi:10.1007/s00033-005-4006-6
[17] He,J.H.:同伦摄动法:一种新的非线性分析技术。申请。数学。计算。135(1), 73-79 (2003) ·Zbl 1030.34013号
[18] Islam,S.,Shah,A.,Zhou,C.Y.,Ali,I.:带Powell-Eyring流体的滑动轴承的同伦摄动分析。Z.安圭。数学。物理学。60(6), 1178 (2009) ·Zbl 1179.76013号 ·doi:10.1007/s00033-009-7034-9
[19] Jaynes,E.T.:信息理论与统计力学I.物理学。修订版106(4),620-630(1957a)·Zbl 0084.43701号 ·doi:10.1103/PhysRev.106.620
[20] Jaynes,E.T.:信息理论与统计力学II。物理学。修订版108(2),171-190(1957b)·Zbl 0084.43701号 ·doi:10.1103/PhysRev.108.171
[21] Jaynes,E.T.:关于最大熵方法的基本原理。程序。IEEE 70(9),939-952(1982)·doi:10.1109/PROC.1982.12425
[22] Karmishin,A.V.、Zhukov,A.I.、Kolosov,V.G.:薄壁结构的动力学计算和测试方法。Mashinostroyenie,莫斯科(1990)
[23] 卡普尔,J.N。;Kesavan,H.K.,《熵优化原理及其应用》,3-20(1992),多德雷赫特·doi:10.1007/978-94-011-2430-0_1
[24] Kesavan,H.K.,Kapur,J.N.:关于广义最大熵和最小交叉熵问题的解族。国际通用系统杂志。16(3), 199-214 (1990) ·兹比尔0707.94003 ·doi:10.1080/03081079008935075
[25] Kullback,S.:信息理论与统计学。纽约威利(1959)·Zbl 0088.10406号
[26] Kumbhakar,M.,Ghoshal,K.:使用Renyi熵的明渠二维速度分布。物理学。统计力学。申请。450、546-559(2016年a)·Zbl 1400.82278号 ·doi:10.1016/j.physa.2016.01.046
[27] Kumbhakar,M.、Kundu,S.、Ghoshal,K.、Singh,V.P.:基于熵的泥沙明渠紊流速度滞后建模。熵18(9),318(2016b)·doi:10.3390/e18090318
[28] Kumbhakar,M.,Ghoshal,K.,Singh,V.P.:使用Shannon熵推导泥沙浓度的Rouse方程。物理学。统计力学。申请。465494-499(2017a)·兹比尔1400.76091 ·doi:10.1016/j.physa.2016.08.068
[29] Kumbhakar,M.,Kundu,S.,Ghoshal,K.:颗粒流体混合物中的受阻沉降速度:使用熵概念的理论研究。J.海德鲁。工程143(11),06017019(2017b)·doi:10.1061/(ASCE)HY1943-7900.0001376
[30] Kumbhakar,M.,Ghoshal,K.:使用Renyi熵的明渠一维速度分布。斯托克。环境。Res.风险评估。31(4),949-959(2017c)·Zbl 1400.82278号 ·doi:10.1007/s00477-016-1221-y
[31] Kundu,S.:使用香农熵理论推导悬浮液分布的亨特方程。物理学。统计力学。申请。488, 96-111 (2017) ·Zbl 1514.82013年 ·doi:10.1016/j.physa.2017.07.007
[32] Liao,S.:超越扰动:同伦分析方法简介。CRC出版社,博卡拉顿(2003)·Zbl 1051.76001号 ·doi:10.1201/9780203491164
[33] Liao,S.,Campo,A.:布拉修斯粘性流问题中温度分布的解析解。J.流体力学。453, 411-425 (2002) ·Zbl 1007.76014号 ·doi:10.1017/S0022112001007169
[34] Lyapunov,A.M.:运动稳定性的一般问题(英文翻译)。Taylor&Francis,伦敦(1992)·Zbl 0786.70001号
[35] Marini,G.,De Martino,G.、Fontana,N.、Floorentino,M.、Singh,V.P.:明渠水流二维速度分布的熵方法。J.海德鲁。第49(6)号决议,784-790(2011)·doi:10.1080/0221686.2011.635889
[36] Moramarco,T.、Corato,G.、Melone,F.、Singh,V.P.:一种基于熵的方法,用于确定天然河道中的水深分布。J.水文学。497, 176-188 (2013) ·doi:10.1016/j.jhydrol.2013.06.002
[37] Shannon,C.E.:通信的数学理论,第一和第二。贝尔系统。《技术期刊》27,379-423(1948)·Zbl 1154.94303号 ·doi:10.1002/j.1538-7305.1948.tb01338.x
[38] Singh,M.K.,Chatterjee,A.,Singh,V.P.:用同伦分析方法求解一维时间分数阶对流-弥散方程。J.工程机械。143(9), 04017103 (2017). https://doi.org/10.1061/(ASCE)电子邮箱1943-7889.0001318·doi:10.1061/(ASCE)EM.1943-7889.0001318
[39] Singh,V.P.:水文学中基于熵的参数估计。Kluwer,波士顿(1998)·doi:10.1007/978-94-017-1431-0
[40] Singh,V.P.:《水利工程中的熵理论:导论》,第785页。ASCE出版社,莱斯顿(2014)·doi:10.1061/9780784412725
[41] Singh,V.P.:《水工程中的Tsallis熵理论简介》,第434页。CRC出版社,博卡拉顿(2016)·doi:10.1201/b19113
[42] Singh,V.P.,Luo,H.:明渠一维速度分布的熵理论。J.水文学。工程,725-735(2011)。https://doi.org/10.1061/(ASCE)编号:1943-5584.000363·doi:10.1061/(ASCE)HE.1943-5584.000363
[43] Vajravelu,K.,Van Gorder,R.:非线性流动现象和同伦分析。柏林施普林格出版社(2013)·Zbl 1277.35005号
[44] Van Gorder,R.A.,Vajravelu,K.:Lane-Emden方程的分析和数值解。物理学。莱特。A 372(39),6060-6065(2008)·Zbl 1223.85004号 ·doi:10.1016/j.physleta.2008.08.002
[45] Vanoni,V.A.:水中悬浮泥沙运移的实验。帕萨迪纳加州理工学院博士论文(1940年)
[46] von Karman,T.:湍流问题的一些方面。收录:《机械工程》,第407-412页(1935年)
[47] Waldrip,S.H.,Niven,R.K.,Abel,M.,Schlegel,M.:液压管网的最大熵分析。J.海德鲁。工程142,04016028(2016)·doi:10.1061/(ASCE)HY1943-7900.0001126
[48] Whitaker,N.,Turkington,B.:旋转涡斑的最大熵状态。物理学。流体6(12),3963-3973(1994)·兹伯利08397.6013 ·doi:10.1063/1.868386
[49] Wilson,A.G.:熵概念在系统建模中的应用。操作。研究问题21(2),247-265(1970)·兹比尔0193.20103 ·doi:10.1057/jors.1970.48
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