同济大学学报(自然科学版)

1915 年创刊

月刊

ISSN 1000-0054

CN 11-2223/N.

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土木工程与建筑学

  • 高桩承台桥梁船撞动力需求的时程分析法

    樊伟;袁万城;杨智;樊启武;

    船撞桥问题涉及到材料、几何和边界条件的非线性,造成了整船碰撞有限元模型不但计算效率低下,而且较难为工程师所接受。鉴于此,提出采用简化的时程分析法来帮助设计者快速准确地掌握桥梁结构在船撞作用下的动力需求。在构建时程分析法过程中,首先基于两自由度碰撞分析模型,建立了基本的能量守恒方程和动量守恒方程以能量守恒方程和构建的动力撞击力和撞深曲线(Pd-a曲线)为依据,确定了船艏的最大撞深,并对结构弹性变形能的考虑进行了讨论。根据假定的加载时撞深与时间的关系和卸载时撞击力与时间的关系,推导了船撞作用加载和卸载的持时计算公式。总结形成了基于时程分析法计算高桩承台桥梁船撞动力需求的一般性程序,并将其运用工程实例中。工程实例计算结果表明:时程分析法计算所得的结构动力响应与整船碰撞模型结果基本一致,且计算效率较高。

    2010年12期 v.38 1719-1724页 [查看摘要][在线阅读][下载 5252K]
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  • 长板-短桩组合型复合地基固结特性试验

    叶观宝;陈健;邢皓枫;黄茂松;

    长板-短桩组合型复合地基是由长塑料排水板与短水泥土搅拌桩组成的新型复合地基,该工法不仅利用短桩提高浅部地基承载力,而且通过长塑料排水板加快深部饱和软土的排水固结过程.针对长板-短桩工法处理上海A15I级公路深厚软基的固结特性,开展了现场试验研究,通过试验段不同位置和深度的超孔隙水压力、沉降变形以及桩土压力等参数随时间变化的观测与分析总结发现:排水板的存在,可以有效提高深厚软粘土的固结速率;长板-短桩组合型复合地基通过排水固结快速地提高桩间土强度,发挥桩间土承载作用;长板-短桩工法利用施工期的预压完成了80%以上的固结沉降,从而实现减小工后沉降的目的.

    2010年12期 v.38 1725-1729页 [查看摘要][在线阅读][下载 419K]
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  • 深开挖基坑回弹引起的坑中桩受力与位移计算

    杨敏;逯建栋;

    深基坑开挖卸载坑底土回弹会对坑底桩的受力性状产生影响.在不考虑桩身自重的情况下以残余应力法和Mindlin解为基础,以桩土位移协调和桩体受力平衡为条件,研究刚性桩桩体回弹量和桩侧摩阻力分布.分析结果表明,桩体的位移量随着桩长和桩径的增长而减小,桩径的变化对中性点的深度位置以及桩侧摩阻力的分布形态影响很小.中性点随着桩长的增加其深度位置逐渐下移.当桩长相对较短时,桩体的位移量随着基坑开挖深度的增加为增大;当桩长相对比较长时,桩体的位移量随着基坑开挖深度的增加而增大,最后出现平缓的趋势.中性点随土体回弹再压缩模量的增大而下移,桩体回弹量随土体回弹再压缩模量的增加而减小,后趋于定值.

    2010年12期 v.38 1730-1735页 [查看摘要][在线阅读][下载 624K]
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  • 非饱和土临界荷载和太沙基极限承载力解析解

    张常光;曾开华;赵均海;

    基于非饱和土双应力状态变量抗剪强度统一解,综合考虑中间主应力、基质吸力和超固结比等影响,推导了非饱和土条形地基临界荷载和太沙基极限承载力解析解,并得出统一强度理论参数、基质吸力和超固结比对解析解的影响规律.研究结果表明:该解析解具有很好的可比性,临界荷载公式适用于任意侧压力系数;临界荷载和太沙基极限承载力均随着统一强度理论参数和基质吸力的增大而显著增加;临界荷载与超固结比近似成线形递增关系,不同基质吸力所对应的临界荷载间相互平行.

    2010年12期 v.38 1736-1740页 [查看摘要][在线阅读][下载 402K]
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  • 大跨度公路隧道围岩竖向压力分布特征探讨

    刘学增;罗仁立;

    结合龙头山大跨度隧道围岩压力监测,探讨了竖向压力与隧道埋深、围岩级别的关系;并采用深、浅埋隧道法、普氏系数法以及别尔巴乌麦尔法分别对不同的监测断面计算其围岩压力,对于高级别围岩Ⅳ、Ⅴ,普氏系数法计算结果和实测值较为吻合,而深、浅埋隧道法和别尔巴乌麦尔法计算结果比较一致,但是均大于实测值;对于Ⅱ、Ⅲ围岩,深、浅埋隧道法与实测值较为吻合,普氏系数法要小于实测值,而别尔巴乌麦尔法则大于实测值;从围岩压力与埋深的关系可以看出,深、浅埋隧道法、别尔巴乌麦尔法与实测值的变化趋势基本一致,但比实测值偏大,普氏系数法则比较接近于实测压力的平均值.根据不同的计算方法讨论了不同计算方法对大跨度隧道的适用性,为大跨度隧道围岩压力的设计计算提供有意义的参考.

    2010年12期 v.38 1741-1745页 [查看摘要][在线阅读][下载 419K]
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交通运输工程

  • 高速铁路隧道火灾列车继续运行疏散模式CFD分析

    谢雄耀;丁良平;李永盛;

    我国高速铁路铁路火灾疏散问题日益引起广泛关注。首先分析了隧道内列车火灾疏散模式及安全疏散准则,然后采用CFD(计算流体动力学)方法模拟了CRH(中国高速铁路)动车组在铁路隧道发生列车火灾时,采用继续运行疏散模式时温度场变化以及烟气扩散规律.计算结果表明:列车在隧道内继续运行疏散过程中,列车活塞风的作用主导了烟气的运动轨迹,烟气的逆流效应几乎不存在,上游车厢基本不受影响,下游车厢内的流场温度和烟气浓度随时间增加而增长,并且在火灾达到最大规模时会趋于稳定。在继续运行疏散过程中,火灾规模和列车运行速度对下游车厢烟气流场的分布有较大影响,是影响人员安全疏散的两个主要因素.

    2010年12期 v.38 1746-1752+1791页 [查看摘要][在线阅读][下载 791K]
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  • 岩溶区高铁线路优选的模糊层次分析法

    陈永贵;叶为民;江席苗;杨坪;

    提出了岩溶区高速铁路线路优选的模糊层次分析法.在对影响岩溶区铁路线路方案的各因素进行分析和调查基础上,选取4个一级指标、13个二级指标构建综合评价指标体系;通过层次分析法建立层次关系,构造阶层结构,采用模糊理论建立判断矩阵,确定权重向量;通过专家调查和室内外试验等方式确定各因素得分,采用逻辑运算确定相对优属度矩阵,建立模糊综合评判模型,评判备选线路方案的优劣.利用该模型对贵广高速铁路雄村—贺州段3条备选线路方案进行比选,得出备选方案的相对优属度分别为0.131,0.889和0.581,从而确定第二方案最优,为实际工程建设提供了决策依据.

    2010年12期 v.38 1753-1757页 [查看摘要][在线阅读][下载 312K]
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  • 停车泊位有限供给条件下最佳停车泊位规模

    陈群;史峰;晏克非;

    为了确定城市中心区的合理停车泊位数量,使之既能满足基本出行需要,又能抑制过量出行造成路网拥堵,首先对停车泊位有限供给条件下驾驶员出行行为进行了分析,划分了不同驾驶员属性以反映不同驾驶员的出行意愿与决策特征,并在此基础上构建了最佳泊位规模优化模型,以使得在道路网络最大容量允许范围内可满足的停车总需求最大并做到泊位利用最大化.介绍了模型求解算法,数值算例表明,通过该模型的优化可确定城市中心区的最佳停车泊位数量,为停车需求管理提供科学依据.

    2010年12期 v.38 1758-1762页 [查看摘要][在线阅读][下载 188K]
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  • 基于驾驶视觉需求的山区公路平曲线安全评价

    潘晓东;方青;蒋宏;

    利用EMR-8B眼动仪,在平曲线半径连续变化的山区道路进行行车实验研究.以视点分布指数、水平视角变化均离系数、驾驶员注视强度等指标对不同平曲线条件下驾驶员的视觉需求进行评价.结果表明,在小半径、小交角组合下路段行车时驾驶员接受到的道路信息量较大,驾驶员的视点及水平视角不能很好地适应线形组合变化,论证了小半径和小交角组合平面线形时平曲线半径应大于125m,道路中心转角应大于120°.

    2010年12期 v.38 1763-1766页 [查看摘要][在线阅读][下载 402K]
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环境科学与工程

  • 城市水量平衡模型分析与计算

    李树平;余蔚茗;

    随着城市水资源供需矛盾加大、城市给排水一体化进程的加快,水量平衡为设计和运行集成水管理提供了良好的起点.在城市水量平衡模型分析过程中,首先分层次建立了城市水系统模型,通过室内、室外、管网子系统的叠加形成城市综合水系统模型;其次从环境、经济和社务服务方面,提出了衡量城市水量的评价指标;第三,开发层次模型水量分析程序,并以SH城市水系统的原始数据为例,初步分析了SH市城市水系统中的水量问题.结果证明城市水量平衡模型的开发具有实用性和可操作性.

    2010年12期 v.38 1767-1771页 [查看摘要][在线阅读][下载 541K]
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  • 分散复杂多水源原水系统一级优化调度

    陶涛;夏禹;信昆仑;刘遂庆;

    珠海市汛期降雨充沛,水库集雨面积大,且各水库均是自流供水,合理分配各水库供水量,有效地利用降雨大这一有利条件是珠海水司汛期调度的一大重点.针对珠海市分散复杂多水源原水系统河库并存、库库连通和汛期多雨水的特点,建立了以取水泵站能耗最小、水库运行末水位偏离水库控制水位最小为目标的一级优化调度模型,通过遗传算法对模型进行求解,结果显示优化后的调度方案在满足实际调度需求的前提下,节能优势明显,而此模型的建立,也为分散复杂多水源原水系统的一级优化调度提供了一种新的思路.

    2010年12期 v.38 1772-1776页 [查看摘要][在线阅读][下载 390K]
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  • 紫外线照射对铜绿微囊藻活性的影响

    张永吉;郭建伟;周玲玲;高乃云;

    以铜绿微囊藻为研究对象,考察了紫外线照射对铜绿微囊藻的灭活效果及光合活性的影响,并研究了经紫外线照射后藻溶液水质的变化情况.结果表明,紫外线对铜绿微囊藻的灭活效果随着紫外线剂量的增大而提高,而光合活性随着紫外线剂量的增加呈指数下降;在藻浓度为35×108个.L-1条件下,91.8mJ.cm-2的紫外线剂量即可对其产生有效的抑制作用,紫外线照射时间10min是抑制藻类生长的最佳时间;藻的浓度对紫外线灭活藻有一定影响,紫外线对高浓度藻灭活效果明显;紫外线照射对藻液的UV254影响较小,但藻液的DOC(溶解性有机碳)随着紫外线剂量的增加呈现先增大后降低的趋势.

    2010年12期 v.38 1777-1780+1806页 [查看摘要][在线阅读][下载 393K]
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  • 乡镇污水低成本处理简易型交替曝气塘工艺

    王晟;徐祖信;杨彬彬;李怀正;

    针对乡镇污水处理需求,以Unitank和三沟式氧化沟的工艺为基础,整合曝气塘工艺的优点,提出一种简易型交替曝气塘工艺.结果表明,边池是交替式曝气塘完成脱氮除磷过程的关键单元,其效果必须通过对边池进水量与曝气量的恰当设定来实现.优化的控制模式,即反应周期T为6h,边池进水量/中池进水量(RQ)为2,总曝气时间/总进水时间(RA/Q,total)为1和边池曝气时间/进水时间(RA/Q,side)为0.5,既能够维持污泥浓度稳定和污泥活性,又能使脱氮和除磷的矛盾取得平衡,出水优于《城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918—2002》一级B排放标准.近两年的工程实践证明:简易型交替曝气塘污水处理工艺具有基建投资低、施工简易、运转灵活及占地较小的优点,是适用于乡镇的一种简易加强型污水处理技术.

    2010年12期 v.38 1781-1786页 [查看摘要][在线阅读][下载 750K]
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材料科学与工程

  • 掺氮TiO_2-活性炭复合吸附材料的制备与性能

    李振海;徐梦洁;叶青;王育华;

    通过浸渍法将制备的掺氮TiO2光催化剂负载到活性炭上制备掺氮TiO2-活性炭复合吸附材料,并对其吸附特性、可见光催化活性以及再生性能进行研究.结果表明:掺氮TiO2光催化剂具有较大的比表面积与良好的可见光吸收性能;活性炭对低浓度甲醛气体具有良好的吸附性能;掺氮TiO2的负载对活性炭颗粒的吸附性能影响甚微;掺氮TiO2-活性炭复合吸附材料具有优越的可见光再生性能,它实现了对低浓度挥发性有机化合物的吸附和光催化分解解耦,提高了活性炭的循环利用性能.

    2010年12期 v.38 1787-1791页 [查看摘要][在线阅读][下载 374K]
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  • 基于数字图像处理与概率统计方法的VCA_(mix)研究

    吴文亮;王端宜;张肖宁;李智;

    粗集料骨架间隙率VCAmix是沥青混合料试件的重要体积参数之一.应用数字图像处理技术,采用红色石料作为粗集料,普通石料作为细集料,利用颜色的对比精确区分粗、细集料;进一步对试件做薄片切割,采用概率统计理论,推导了由多幅二维截面图像上的粗集料面积比计算三维空间中粗集料体积比的方法;并对如何确定薄片数量,及其与保证率之间的关系做出了说明和验证.结果显示,40片薄片能够满足工程精度要求.

    2010年12期 v.38 1792-1795页 [查看摘要][在线阅读][下载 344K]
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  • 基于可控拉深筋的高强度板拉深性能优化及预测

    周杰;阳德森;李路;华俊杰;

    合理地调节拉深筋阻力可以有效地改善板料拉深的成形质量,为此提出可控拉深筋技术以提高高强度钢板成形性能.以JAC590Y高强度钢板为研究对象,首先通过正交试验设计和数值模拟软件Dyanform相结合,研究三种不同类型的拉深筋运动轨迹对平底盒形件成形性能的影响,以极限拉深深度评判成形性能优劣,确定了优化的拉深筋运动轨迹类型为上升—静止—下降路线,并通过极差分析得到其主要影响因子H1和H2,同时结果表明三类可控拉深筋运动轨迹均能提高高强度钢板的成形性能.然后基于优化的可控拉深筋运动轨迹类型,通过模拟试验数据建立其各个因子与极限拉深深度的GA-BP(遗传算法-反向传播)神经网络预测模型,检验表明该模型能够较好地预测因子对极限拉深深度的影响,预测值与测试值的误差在5%以内.

    2010年12期 v.38 1796-1801页 [查看摘要][在线阅读][下载 448K]
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机械、车辆与热能工程

  • 随机阻尼Rattling振动的实验与分析

    温建明;孙宜强;冯奇;

    Rattling(拍击)是齿轮在空载的条件下所产生的一种不规则的振动现象,是齿轮箱噪音的主要来源之一,属于一类非线性振动现象.从理论方面建立了Rattling振动的随机阻尼模型,采用非高斯截断技术导出一个三维平均映射表示的离散随机模型,应用Matlab语言编写程序对随机阻尼模型进行定性的分析,通过实验加以验证.最后通过数值仿真得到系统响应的碰撞庞加莱点集和分岔图.结果表明:Rattling振动随机模型在某些参数影响下会产生随机浑沌,系统平均速度的频谱为宽带过程,可以通过调节随机阻尼起到控制齿轮箱的噪声.

    2010年12期 v.38 1802-1806页 [查看摘要][在线阅读][下载 453K]
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  • 基于正交试验的低压燃料电池性能

    常国峰;倪淮生;许思传;

    通过对低压质子交换膜燃料电池的正交试验研究,得到如下结论:氢气的湿度与氢气的当量比对于燃料电池性能的影响较小,相对于空气的湿度、当量比以及燃料电池的工作温度而言,可以不予考虑;空气当量比对燃料电池性能的影响在5个运行参数中是最复杂的.它不是有固定的影响效果,而是随着工况点的变化,随着燃料电池电流大小的变化,而发生较大的变化.随着电流的增大,空气当量比对燃料电池性能的影响也增大,当电流达到较高水平时(本试验中电流达到120A之后),这种影响会下降.

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电子电气与控制工程

  • 湿吸仿生爬壁机器人分层控制系统

    何斌;周艳敏;黎明和;秦海燕;

    湿吸原理的六足机器人具有结构相对复杂,控制输出多,动作协调困难等特点.基于仿生学原理,提出一种基于这种爬壁机器人的多层控制系统,提出系统设计方案,并对系统设计进行实验验证.根据Saridis的分级递阶智能控制思想理论,结合实际控制要求,提出了适合湿吸仿生爬壁机器人的独特的分层控制系统,并且从控制理论的角度详细介绍了该类系统各层次的设计要求及实现方法.实验结果表明,该控制系统设计不仅能够满足机器人爬壁行走的控制要求,而且能控制机器人肢节末端良好的与壁面接触,节律运动执行速度快,多层次模块化的设计有利于控制系统的进一步扩展.

    2010年12期 v.38 1813-1817+1827页 [查看摘要][在线阅读][下载 506K]
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  • 基于复小波分析的牵引网故障测距算法

    周建辉;康劲松;徐国卿;

    故障暂态分量能够充分地描述故障的特征,用来研究故障测距具有传统算法不可比拟的优点.针对复线牵引网的故障暂态高频分量和故障距离间的关系展开研究,绘制了故障距离和始端等效阻抗谐振频率的对应关系曲线,证明故障电压暂态信号和始端等效阻抗具有相同的谐振频率点.用Morlet复小波提取故障电压信号的谐振频率,并依据得到的谐振频率曲线,实现了牵引网的故障定位.分析表明,基于复小波分析的暂态谐振频率法进行牵引网故障测距,可以消除过渡电阻等对故障测距的影响,具有较高的精度和可靠性.

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  • 电力线路巡检飞行机器人三维轨迹生成方法

    柳长安;杨国田;吴华;周宏;

    在马尔可夫模型的基础上,研究了一种电力线路巡检飞行机器人的轨迹生成方法.结合电力线路巡检飞行机器人控制的基本标准并利用三维空间的高度分层,提出了一种基于状态聚类方法的分层马尔可夫决策过程模型.在飞行机器人原有轨迹上,得到一种符合其动力学约束的飞行轨迹.最后,利用电力线巡检飞行机器人仿真实验工具,把该方法策略应用于其中,验证了其有效性和正确性.

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  • 风电场风速时间序列的复杂动力学特性分析

    王东风;张有玥;韩璞;徐大平;

    利用混沌理论对风电场风速数据进行了相空间重构,首先由C-C方法计算出嵌入维数和延迟时间,然后采用G-P算法计算出吸引子关联维数,最后用小数据量改进算法得出风速时间序列的最大Lyapunov指数,由计算结果发现风电场风速时间序列具有混沌特性,为利用混沌预测方法进一步提高风速预测精度提供参考.

    2010年12期 v.38 1828-1831页 [查看摘要][在线阅读][下载 270K]
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  • 基于HHT和广义Fourier变换变频调速异步电动机故障诊断

    刘振兴;李月棠;张文蓉;张雄希;

    在变频调速异步电动机的故障诊断过程中,由于电源频率的时变性,容易淹没故障特征信号.针对调速过程中常见的恒加速和恒减速运行模式,提出了采用HHT(Hilbert-Huang变换)方法识别运行模式、利用广义Fourier变换进行时频转换的故障诊断方法,可将线调频的电源信号转换为新的时频域的恒频信号.仿真表明该方法能达到突出故障特征的目的.

    2010年12期 v.38 1832-1835+1850页 [查看摘要][在线阅读][下载 401K]
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  • 基于事件逻辑的炼油企业动态调度系统

    李歧强;李明;张平;

    针对炼油生产动态调度问题,开发了基于事件逻辑的调度优化系统.在分析大量实际生产事件和调度专家处理经验的基础上定义动态事件,生成事件逻辑.将事件逻辑与广义析取规划相结合,建立了基于事件逻辑的动态调度模型.基于事件逻辑的动态调度建模方法增加了动态调度模型生成的快速性和灵活性,在保证调度优化性的同时获得较好的调度实时性.最后,以某炼油厂"原油供应不足"事件为例进行仿真实验.结果表明,基于事件逻辑的动态调度系统是可行、有效的.

    2010年12期 v.38 1836-1840页 [查看摘要][在线阅读][下载 1330K]
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  • 基于数据的建筑能耗分析与建模

    刘丹丹;陈启军;森一之;木田幸夫;

    对建筑能耗数据进行深入分析,提出了建立建筑电力能耗模型的方法.首先对建筑能耗进行了分项计量,统计了建筑逐时照明能耗数据,办公设备能耗数据以及办公人数,同时调查了建筑管理控制方式.经过分析可知,办公设备能耗数据与办公人数线性相关,而照明能耗数据与办公人数以及太阳辐射强度相关,但为非线性关系.根据不同类型数据的特点,分别建立了线性回归模型以及决策树模型.该模型可以预测建筑能耗并评估建筑管理方式对能耗的影响.

    2010年12期 v.38 1841-1845页 [查看摘要][在线阅读][下载 428K]
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计算机与信息工程

  • 基于QoS-PSO的无线传感器网络路由方法

    刘敏;徐世军;孙思毅;严隽薇;

    过去,大部分的无线传感器网络(WSN)的应用局限于数据的采集,比较少地关注网络中各节点的协同合作,现有的WSN路由算法对于网络的动态性的支持力度非常弱,不能满足分布式的无线网络和无线传感器网络应用对于网络服务质量的需求,路由优化能力不足.通过综合考虑多个服务质量指标,然后基于智能遗传算法微粒群算法进行路由寻优,为路由寻优提供了很好的搜索能力.仿真结果表明,基于微粒群优化算法,以综合服务质量(QoS)指标为目标的路由很好地改善了其服务质量性能.

    2010年12期 v.38 1846-1850页 [查看摘要][在线阅读][下载 188K]
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  • 基于拓展Tullock模型的开发商寻租博弈均衡策略

    刘天虎;黄武军;许维胜;吴启迪;

    以开发商土地寻租博弈均衡策略为核心,首先对经典Tullock寻租博弈模型进行了拓展,得到了基于不同土地价值期望的寻租博弈模型.随后对均一估值和差异估值下的博弈均衡进行了分析,得到了寻租博弈参与人的有效均衡策略.该模型可以对寻租博弈的最终结果进行预测,有利于经济合理地使用社会资源.最后,利用实例对该模型的有效性和可行性进行了说明.

    2010年12期 v.38 1851-1856页 [查看摘要][在线阅读][下载 243K]
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基础科学

  • Ricci流在任意度量时刻的Immortal解

    赵成兵;

    通过解Poincaré-Lelong方程,完备非紧的n维的有着非负有界全纯双截曲率的Khler流形上的Ricci流方程被研究,如果它满足如下的条件:∫0skt(x,s)ds≤qC log(2+r).那么Ricci流在任意度量时刻t存在Immortal解的充分必要条件被得到,它是对文献[1]在度量t=0时刻得到Ricci流存在Immortal解条件的推广。

    2010年12期 v.38 1857-1860页 [查看摘要][在线阅读][下载 146K]
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