⑴ 什麼是數學建模 應用在哪個具體領域 簡略通俗
數學建模就是用數學語言描述實際現象的過程.這里的實際現象既包涵具體的自然現象比如自由落體現象,也包涵抽象的現象比如顧客對某種商品所取的價值傾向.這里的描述不但包括外在形態,內在機制的描述,也包括預測,試驗和解釋實際現象等內容.
我們也可以這樣直觀地理解這個概念:數學建模是一個讓純粹數學家(指只懂數學不懂數學在實際中的應用的數學家)變成物理學家,生物學家,經濟學家甚至心理學家等等的過程.
數學模型一般是實際事物的一種數學簡化.它常常是以某種意義上接近實際事物的抽象形式存在的,但它和真實的事物有著本質的區別.要描述一個實際現象可以有很多種方式,比如錄音,錄像,比喻,傳言等等.為了使描述更具科學性,邏輯性,客觀性和可重復性,人們採用一種普遍認為比較嚴格的語言來描述各種現象,這種語言就是數學.使用數學語言描述的事物就稱為數學模型.有時候我們需要做一些實驗,但這些實驗往往用抽象出來了的數學模型作為實際物體的代替而進行相應的實驗,實驗本身也是實際操作的一種理論替代.
數學是研究現實世界數量關系和空間形式的科學,在它產生和發展的歷史長河中,一直是和各種各樣的應用問題緊密相關的.數學的特點不僅在於概念的抽象性、邏輯的嚴密性,結論的明確性和體系的完整性,而且在於它應用的廣泛性,進入20世紀以來,隨著科學技術的迅速發展和計算機的日益普及,人們對各種問題的要求越來越精確,使得數學的應用越來越廣泛和深入,特別是在即將進入21世紀的知識經濟時代,數學科學的地位會發生巨大的變化,它正在從國或經濟和科技的後備走到了前沿.經濟發展的全球化、計算機的迅猛發展,數學理倫與方法的不斷擴充使得數學已經成為當代高科技的一個重要組成部分和思想庫,數學已經成為一種能夠普遍實施的技術.培養學生應用數學的意識和能力已經成為數學教學的一個重要方面.
應用數學去解決各類實際問題時,建立數學模型是十分關鍵的一步,同時也是十分困難的一步.建立教學模型的過程,是把錯綜復雜的實際問題簡化、抽象為合理的數學結構的過程.要通過調查、收集數據資料,觀察和研究實際對象的固有特徵和內在規律,抓住問題的主要矛盾,建立起反映實際問題的數量關系,然後利用數學的理論和方法去分折和解決問題.這就需要深厚扎實的數學基礎,敏銳的洞察力和想像力,對實際問題的濃厚興趣和廣博的知識面.數學建模是聯系數學與實際問題的橋梁,是數學在各個領械廣泛應用的媒介,是數學科學技術轉化的主要途徑,數學建模在科學技術發展中的重要作用越來越受到數學界和工程界的普遍重視,它已成為現代科技工作者必備的重要能力之.為了適應科學技術發展的需要和培養高質量、高層次科技人才,數學建模已經在大學教育中逐步開展,國內外越來越多的大學正在進行數學建模課程的教學和參加開放性的數學建模競賽,將數學建模教學和競賽作為高等院校的教學改革和培養高層次的科技人才的個重要方面,現在許多院校正在將數學建模與教學改革相結合,努力探索更有效的數學建模教學法和培養面向21世紀的人才的新思路,與我國高校的其它數學類課程相比,數學建模具有難度大、涉及面廣、形式靈活,對教師和學生要求高等特點,數學建模的教學本身是一個不斷探索、不斷創新、不斷完善和提高的過程.為了改變過去以教師為中心、以課堂講授為主、以知識傳授為主的傳統教學模式,數學建模課程指導思想是:以實驗室為基礎、以學生為中心、以問題為主線、以培養能力為目標來組織教學工作.通過教學使學生了解利用數學理論和方法去分折和解決問題的全過程,提高他們分折問題和解決問題的能力;提高他們學習數學的興趣和應用數學的意識與能力,使他們在以後的工作中能經常性地想到用數學去解決問題,提高他們盡量利用計算機軟體及當代高新科技成果的意識,能將數學、計算機有機地結合起來去解決實際問題.數學建模以學生為主,教師利用一些事先設計好問題啟發,引導學生主動查閱文獻資料和學習新知識,鼓勵學生 積極開展討論和辯論,培養學生主動探索,努力進取的學風,培養學生從事科研工作的初步能力,培養學生團結協作的精神、形成一個生動活潑的環境和氣氛,教學過程的重點是創造一個環境去誘導學生的學習慾望、培養他們的自學能力,增強他們的數學素質和創新能力,提高他們的數舉素質,強調的是獲取新知識的能力,是解決問題的過程,而不是知識與結果.接受參加數學建模競賽賽前培訓的同學大都需要學習諸如數理統計、最優化、圖論、微分方程、計算方法、神經網路、層次分析法、模糊數學,數學軟體包的使用等等「短課程」(或講座),用的學時不多,多數是啟發性的講一些基本的概念和方法,主要是靠同學們自己去學,充分調動同學們的積極性,充分發揮同學們的潛能.培訓中廣泛地採用的討論班方式,同學自己報告、討論、辯論,教師主要起質疑、答疑、輔導的作用,競賽中一定要使用計算機及相應的軟體,如Mathemathmatica,Matlab,Mapple,甚至排版軟體等.
⑵ 數學建模優秀論文
你可以去賽才網上去看看,那裡有1992-2008的優秀論文,很不錯
⑶ 數學建模究竟是什麼東西啊
當需要從定量的角度分析和研究一個實際問題時,人們就要在深入調查研究、了解對象信息、作出簡化假設、分析內在規律等工作的基礎上,用數學的符號和語言,把它表述為數學式子,也就是數學模型,然後用通過計算得到的模型結果來解釋實際問題,並接受實際的檢驗。這個建立數學模型的全過程就稱為數學建模。
數學
近半個多世紀以來,隨著計算機技術的迅速發展,數學的應用不僅在工程技術、自然科學等領域發揮著越來越重要的作用,而且以空前的廣度和深度向經濟、金融、生物、醫學、環境、地質、人口、交通等新的領域滲透,所謂數學技術已經成為當代高新技術的重要組成部分。
數學建模
數學模型(Mathematical Model)是一種模擬,是用數學符號、數學式子、程序、圖形等對實際課題本質屬性的抽象而又簡潔的刻劃,它或能解釋某些客觀現象,或能預測未來的發展規律,或能為控制某一現象的發展提供某種意義下的最優策略或較好策略。數學模型一般並非現實問題的直接翻版,它的建立常常既需要人們對現實問題深入細微的觀察和分析,又需要人們靈活巧妙地利用各種數學知識。這種應用知識從實際課題中抽象、提煉出數學模型的過程就稱為數學建模(Mathematical Modeling)。
不論是用數學方法在科技和生產領域解決哪類實際問題,還是與其它學科相結合形成交叉學科,首要的和關鍵的一步是建立研究對象的數學模型,並加以計算求解。數學建模和計算機技術在知識經濟時代的作用可謂是如虎添翼。
數學建模應用
數學是研究現實世界數量關系和空間形式的科學,在它產生和發展的歷史長河中,一直是和各種各樣的應用問題緊密相關的。數學的特點不僅在於概念的抽象性、邏輯的嚴密性,結論的明確性和體系的完整性,而且在於它應用的廣泛性,自從20世紀以來,隨著科學技術的迅速發展和計算機的日益普及,人們對各種問題的要求越來越精確,使得數學的應用越來越廣泛和深入,特別是在21世紀這個知識經濟時代,數學科學的地位會發生巨大的變化,它正在從國家經濟和科技的後備走到了前沿。經濟發展的全球化、計算機的迅猛發展,數理論與方法的不斷擴充使得數學已經成為當代高科技的一個重要組成部分和思想庫,數學已經成為一種能夠普遍實施的技術。培養學生應用數學的意識和能力已經成為數學教學的一個重要方面。
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意義
數學建模
數學建模是一種數學的思考方法,是運用數學的語言和方法,通過抽象、簡化建立能近似刻畫並"解決"實際問題的一種強有力的數學手段。
數學建模就是用數學語言描述實際現象的過程。這里的實際現象既包涵具體的自然現象比如自由落體現象,也包含抽象的現象比如顧客對某種商品所取的價值傾向。這里的描述不但包括外在形態,內在機制的描述,也包括預測,試驗和解釋實際現象等內容。
我們也可以這樣直觀地理解這個概念:數學建模是一個讓純粹數學家(指只懂數學不懂數學在實際中的應用的數學家)變成物理學家,生物學家,經濟學家甚至心理學家等等的過程。
數學模型一般是實際事物的一種數學簡化。它常常是以某種意義上接近實際事物的抽象形式存在的,但它和真實的事物有著本質的區別。要描述一個實際現象可以有很多種方式,比如錄音,錄像,比喻,傳言等等。為了使描述更具科學性,邏輯性,客觀性和可重復性,人們採用一種普遍認為比較嚴格的語言來描述各種現象,這種語言就是數學。使用數學語言描述的事物就稱為數學模型。有時候我們需要做一些實驗,但這些實驗往往用抽象出來了的數學模型作為實際物體的代替而進行相應的實驗,實驗本身也是實際操作的一種理論替代。
應用數學模型
應用數學去解決各類實際問題時,建立數學模型是十分關鍵的一步,同時也是十分困難的一步。建立教學模型的過程,是把錯綜復雜的實際問題簡化、抽象為合理的數學結構的過程。要通過調查、收集數據資料,觀察和研究實際對象的固有特徵和內在規律,抓住問題的主要矛盾,建立起反映實際問題的數量關系,然後利用數學的理論和方法去分析和解決問題。這就需要深厚扎實的數學基礎,敏銳的洞察力和想像力,對實際問題的濃厚興趣和廣博的知識面。數學建模是聯系數學與實際問題的橋梁,是數學在各個領域廣泛應用的媒介,是數學科學技術轉化的主要途徑,數學建模在科學技術發展中的重要作用越來越受到數學界和工程界的普遍重視,它已成為現代科技工作者必備的重要能力之一。為了適應科學技術發展的需要和培養高質量、高層次科技人才,數學建模已經在大學教育中逐步開展,國內外越來越多的大學正在進行數學建模課程的教學和參加開放性的數學建模競賽,將數學建模教學和競賽作為高等院校的教學改革和培養高層次的科技人才的一個重要方面,現在許多院校正在將數學建模與教學改革相結合,努力探索更有效的數學建模教學法和培養面向21世紀的人才的新思路,與我國高校的其它數學類課程相比,數學建模具有難度大、涉及面廣、形式靈活,對教師和學生要求高等特點,數學建模的教學本身是一個不斷探索、不斷創新、不斷完善和提高的過程。為了改變過去以教師為中心、以課堂講授為主、以知識傳授為主的傳統教學模式,數學建模課程指導思想是:以實驗室為基礎、以學生為中心、以問題為主線、以培養能力為目標來組織教學工作。通過教學使學生了解利用數學理論和方法去分析和解決問題的全過程,提高他們分析問題和解決問題的能力;提高他們學習數學的興趣和應用數學的意識與能力,使他們在以後的工作中能經常性地想到用數學去解決問題,提高他們盡量利用計算機軟體及當代高新科技成果的意識,能將數學、計算機有機地結合起來去解決實際問題。數學建模以學生為主,教師利用一些事先設計好問題啟發,引導學生主動查閱文獻資料和學習新知識,鼓勵學生 積極開展討論和辯論,培養學生主動探索,努力進取的學風,培養學生從事科研工作的初步能力,培養學生團結協作的精神、形成一個生動活潑的環境和氣氛,教學過程的重點是創造一個環境去誘導學生的學習慾望、培養他們的自學能力,增強他們的數學素質和創新能力,提高他們的數舉素質,強調的是獲取新知識的能力,是解決問題的過程,而不是知識與結果。接受參加數學建模競賽賽前培訓的同學大都需要學習諸如數理統計、最優化、圖論、微分方程、計算方法、神經網路、層次分析法、模糊數學,數學軟體包的使用等等「短課程」(或講座),用的學時不多,多數是啟發性的講一些基本的概念和方法,主要是靠同學們自己去學,充分調動同學們的積極性,充分發揮同學們的潛能。培訓中廣泛地採用的討論班方式,同學自己報告、討論、辯論,教師主要起質疑、答疑、輔導的作用,競賽中一定要使用計算機及相應的軟體,如Spss,Lingo,Mapple,Mathematica,Matlab甚至排版軟體等。
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過程
模型准備
了解問題的實際背景,明確其實際意義,掌握對象的各種信息。用數學語言來描述問題。
模型假設
根據實際對象的特徵和建模的目的,對問題進行必要的簡化,並用精確的語言提出一些恰當的假設。
模型建立
在假設的基礎上,利用適當的數學工具來刻劃各變數之間的數學關系,建立相應的數學結構(盡量用簡單的數學工具)。
模型求解
利用獲取的數據資料,對模型的所有參數做出計算(或近似計算)。
模型分析
對所得的結果進行數學上的分析。
模型檢驗
將模型分析結果與實際情形進行比較,以此來驗證模型的准確性、合理性和適用性。如果模型與實際較吻合,則要對計算結果給出其實際含義,並進行解釋。如果模型與實際吻合較差,則應該修改假設,再次重復建模過程。
模型應用
應用方式因問題的性質和建模的目的而異。
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起源
進入西方國家大學
數學建模是在20世紀60和70年代進入一些西方國家大學的,我國的幾所大學也在80年代初將數學建模引入課堂。經過20多年的發展現在絕大多數本科院校和許多專科學校都開設了各種形式的數學建模課程和講座,為培養學生利用數學方法分析、解決實際問題的能力開辟了一條有效的途徑。
大學生數學建模競賽最早是1985年在美國出現的,1989年在幾位從事數學建模教育的教師的組織和推動下,我國幾所大學的學生開始參加美國的競賽,而且積極性越來越高,近幾年參賽校數、隊數佔到相當大的比例。可以說,數學建模競賽是在美國誕生、在中國開花、結果的。
在中國
1992年由中國工業與應用數學學會組織舉辦了我國10城市的大學生數學模型聯賽,74所院校的314隊參加。教育部領導及時發現、並扶植、培育了這一新生事物,決定從1994年起由教育部高教司和中國工業與應用數學學會共同主辦全國大學生數學建模競賽,每年一屆。十幾年來這項競賽的規模以平均年增長25%以上的速度發展。
2009 年全國有33個省/市/自治區(包括香港和澳門特區)1137所院校、15046個隊(其中甲組12276隊、乙組2770隊)、4萬5千多名來自各個專業的大學生參加競賽,是歷年來參賽人數最多的(其中西藏和澳門是首次參賽)!
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大學生數學建模競賽
全國大學生數學建模競賽
全國大學生數學建模競賽是國家教育部高教司和中國工業與應用數學學會共同主辦的面向全國大學生的群眾性科技活動,目的在於激勵學生學習數學的積極性,提高學生建立數學模型和運用計算機技術解決實際問題的綜合能力,鼓勵廣大學生踴躍參加課外科技活動,開拓知識面,培養創造精神及合作意識,推動大學數學教學體系、教學內容和方法的改革。競賽題目一般來源於工程技術和管理科學等方面經過適當簡化加工的實際問題,不要求參賽者預先掌握深入的專門知識,只需要學過普通高校的數學課程。題目有較大的靈活性供參賽者發揮其創造能力。參賽者應根據題目要求,完成一篇包括模型的假設、建立和求解,計算方法的設計和計算機實現,結果的分析和檢驗,模型的改進等方面的論文(即答卷)。競賽評獎以假設的合理性、建模的創造性、結果的正確性和文字表述的清晰程度為主要標准。
全國統一競賽題目,採取通訊競賽方式,以相對集中的形式進行;競賽一般在每年9月末的三天內舉行;大學生以隊為單位參賽,每隊3人,專業不限。
全國大學生數學建模競賽章程(2008年)
第一條 總則
全國大學生數學建模競賽(以下簡稱競賽)是教育部高等教育司和中國工業與應用數學學會共同主辦的面向全國大學生的群眾性科技活動,目的在於激勵學生學習數學的積極性,提高學生建立數學模型和運用計算機技術解決實際問題的綜合能力,鼓勵廣大學生踴躍參加課外科技活動,開拓知識面,培養創造精神及合作意識,推動大學數學教學體系、教學內容和方法的改革。
第二條 競賽內容
競賽題目一般來源於工程技術和管理科學等方面經過適當簡化加工的實際問題,不要求參賽者預先掌握深入的專門知識,只需要學過高等學校的數學課程。題目有較大的靈活性供參賽者發揮其創造能力。參賽者應根據題目要求,完成一篇包括模型的假設、建立和求解、計算方法的設計和計算機實現、結果的分析和檢驗、模型的改進等方面的論文(即答卷)。競賽評獎以假設的合理性、建模的創造性、結果的正確性和文字表述的清晰程度為主要標准。
第三條 競賽形式、規則和紀律
1.全國統一競賽題目,採取通訊競賽方式,以相對集中的形式進行。
2.競賽每年舉辦一次,一般在某個周末前後的三天內舉行。
3.大學生以隊為單位參賽,每隊3人(須屬於同一所學校),專業不限。競賽分本科、專科兩組進行,本科生參加本科組競賽,專科生參加專科組競賽(也可參加本科組競賽),研究生不得參加。每隊可設一名指導教師(或教師組),從事賽前輔導和參賽的組織工作,但在競賽期間必須迴避參賽隊員,不得進行指導或參與討論,否則按違反紀律處理。
4.競賽期間參賽隊員可以使用各種圖書資料、計算機和軟體,在國際互聯網上瀏覽,但不得與隊外任何人(包括在網上)討論。
5.競賽開始後,賽題將公布在指定的網址供參賽隊下載,參賽隊在規定時間內完成答卷,並准時交卷。
6.參賽院校應責成有關職能部門負責競賽的組織和紀律監督工作,保證本校競賽的規范性和公正性。
第四條 組織形式
1.競賽由全國大學生數學建模競賽組織委員會(以下簡稱全國組委會)主持,負責每年發動報名、擬定賽題、組織全國優秀答卷的復審和評獎、印製獲獎證書、舉辦全國頒獎儀式等。
2.競賽分賽區組織進行。原則上一個省(自治區、直轄市)為一個賽區,每個賽區應至少有6所院校的20個隊參加。鄰近的省可以合並成立一個賽區。每個賽區建立組織委員會(以下簡稱賽區組委會),負責本賽區的宣傳發動及報名、監督競賽紀律和組織評閱答卷等工作。未成立賽區的各省院校的參賽隊可直接向全國組委會報名參賽。
3.設立組織工作優秀獎,表彰在競賽組織工作中成績優異或進步突出的賽區組委會,以參賽校數和隊數、征題的數量和質量、無違紀現象、評閱工作的質量、結合本賽區具體情況創造性地開展工作以及與全國組委會的配合等為主要標准。
第五條 評獎辦法
1.各賽區組委會聘請專家組成評閱委員會,評選本賽區的一等、二等獎(也可增設三等獎),獲獎比例一般不超過三分之一,其餘凡完成合格答卷者可獲得成功參賽證書。
2.各賽區組委會按全國組委會規定的數量將本賽區的優秀答卷送全國組委會。全國組委會聘請專家組成全國評閱委員會,按統一標准從各賽區送交的優秀答卷中評選出全國一等、二等獎。
3.全國與各賽區的一、二等獎均頒發獲獎證書。
4.對違反競賽規則的參賽隊,一經發現,取消參賽資格,成績無效。對所在院校要予以警告、通報,直至取消該校下一年度參賽資格。對違反評獎工作規定的賽區,全國組委會不承認其評獎結果。
第六條 異議期制度
1.全國(或各賽區)獲獎名單公布之日起的兩個星期內,任何個人和單位可以提出異議,由全國組委會(或各賽區組委會)負責受理。
2.受理異議的重點是違反競賽章程的行為,包括競賽期間教師參與、隊員與他人討論,不公正的評閱等。對於要求將答卷復評以提高獲獎等級的申訴,原則上不予受理,特殊情況可先經各賽區組委會審核後,由各賽區組委會報全國組委會核查。
3.異議須以書面形式提出。個人提出的異議,須寫明本人的真實姓名、工作單位、通信地址(包括聯系電話或電子郵件地址等),並有本人的親筆簽名;單位提出的異議,須寫明聯系人的姓名、通信地址(包括聯系電話或電子郵件地址等),並加蓋公章。全國組委會及各賽區組委會對提出異議的個人或單位給予保密。
4.與受理異議有關的學校管理部門,有責任協助全國組委會及各賽區組委會對異議進行調查,並提出處理意見。全國組委會或各賽區組委會應在異議期結束後兩個月內向申訴人答復處理結果。
第七條 經費
1.參賽隊所在學校向所在賽區組委會交納參賽費。
2.賽區組委會向全國組委會交納一定數額的經費。
3.各級教育管理部門的資助。
4.社會各界的資助。
第八條 解釋與修改
本章程從2008年開始執行,其解釋和修改權屬於全國組委會。
⑷ 數學建模論文
你太逗了...學語言的,竟然選數學建模,那個本身是數學系的課程,你想,它是干什麼的吧,當然還有一些計算機系之類的,也可能會學。
而且數學建模,本身不想數學那樣,並非公式就行,不同實例,可能要牽扯到的各種理論也不少呢。需要學好多理論才行呢,學理學工的,才會選擇這個。
你們的選修課,如果不過,用不用交重修費?如果不用的話,下學期,再選唄。我的選修課學分都超了2分,呵呵,忘記了,多修了一門。
⑸ 數學建模論文怎麼寫啊
摘要:隨著全球經濟的發展,計算機的迅速發展,利用計算機去解決數學問題再用數學去解決實際問題顯得尤為重要,而數學建模就是利用計算機與數學解決實際問題。本文從四個方面論述了現代數學應用中數學建模的重要性,詳細闡述了數學建模在生活中的應用和怎樣在學校教育中開展數學建模的教學這兩個問題。通過對四個方面即概念、重要性、應用、養數學建模的能力的深刻論述得出結論,數學建模是架於數學理論和生活實際之間的一個橋梁,讓人們看到了數學建模的價值,體會到數學建模的教學在現代教育中的重要地位和作用。
關鍵詞:數學建模;綜合素質;教學;數學應用
(一)數學建模的概念
數學建模非常廣泛、簡單,它一直與生活、學習息息相關。例如,在學習中學數學的課程時,根據應用題的已知量列出的數學等式就是最簡單的數學模型,對方程進行求解的過程就是在進行簡單的數學建模。數學建模就是應用數學模型來解決各種實際問題的方法。也就是通過對實際問題的抽象、簡化、確定變數和參數、並應用某些「規律」建立變數,參數間的確定性的數學問題(也可稱為一個數學模型)求解數學問題,解釋驗證所得到的解,從而確定能否應用於解決實際問題的多次循環,不斷深化結果。它是用數學方法解決各種實際問題的橋梁。
(二)數學建模的思想內涵
⑹ 數學建模論文範文
數學建模--教學樓人員疏散--獲校數學建模二等
數學建模
人員疏散
本題是由我和我的好哥們張勇還有我們區隊的學委謝菲菲經過數個日夜的精心准備而完成的,指導老師沈聰.
摘要
文章分析了大型建築物內人員疏散的特點,結合我校1號教學樓的設定火災場景人員的安全疏散,對該建築物火災中人員疏散的設計方案做出了初步評價,得出了一種在人流密度較大的建築物內,火災中人員疏散時間的計算方法和疏散過程中瓶頸現象的處理方法,並提出了採用距離控制疏散過程和瓶頸控制疏散過程來分析和計算建築物的人員疏散。
關鍵字
人員疏散 流體模型 距離控制疏散過程
問題的提出
教學樓人員疏散時間預測
學校的教學樓是一種人員非常集中的場所,而且具有較大的火災荷載和較多的起火因素,一旦發生火災,火災及其煙氣蔓延很快,容易造成嚴重的人員傷亡。對於不同類型的建築物,人員疏散問題的處理辦法有較大的區別,結合1號教學樓的結構形式,對教學樓的典型的火災場景作了分析,分析該建築物中人員疏散設計的現狀,提出一種人員疏散的基礎,並對學校領導提出有益的見解建議。
前言
建築物發生火災後,人員安全疏散與人員的生命安全直接相關,疏散保證其中的人員及時疏散到安全地帶具有重要意義。火災中人員能否安全疏散主要取決於疏散到安全區域所用時間的長短,火災中的人員安全疏散指的是在火災煙氣尚未達到對人員構成危險的狀態之前,將建築物內的所有人員安全地疏散到安全區域的行動。人員疏散時間在考慮建築物結構和人員距離安全區域的遠近等環境因素的同時,還必須綜合考慮處於火災的緊急情況下,人員自然狀況和人員心理這是一個涉及建築物結構、火災發展過程和人員行為三種基本因素的復雜問題。
隨著性能化安全疏散設計技術的發展,世界各國都相繼開展了疏散安全評估技術的開發及研究工作,並取得了一定的成果(模型和程序),如英國的CRISP、EXODUS、STEPS、Simulex,美國的ELVAC、EVACNET4、EXIT89,HAZARDI,澳大利亞的EGRESSPRO、FIREWIND,加拿大的FIERA system和日本的EVACS等,我國建築、消防科研及教學單位也已開展了此項研究工作,並且相關的研究列入了國家「九五」及「十五」科技攻關課題。
一般地,疏散評估方法由火災中煙氣的性狀預測和疏散預測兩部分組成,煙氣性狀預測就是預測煙氣對疏散人員會造成影響的時間。眾多火災案例表明,火災煙氣毒性、缺氧使人窒息以及輻射熱是致人傷亡的主要因素。
其中煙氣毒性是火災中影響人員安全疏散和造成人員死亡的最主要因素,也就是造成火災危險的主要因素。研究表明:人員在CO濃度為4X10-3濃度下暴露30分鍾會致死。
此外,缺氧窒息和輻射熱也是致人死亡的主要因素,研究表明:空氣中氧氣的正常值為21%,當氧氣含量降低到12%~15%時,便會造成呼吸急促、頭痛、眩暈和睏乏,當氧氣含量低到6%~8%時,便會使人虛脫甚至死亡;人體在短時間可承受的最大輻射熱為2.5kW/m2(煙氣層溫度約為200℃)。
圖1 疏散影響因素
預測煙氣對安全疏散的影響成為安全疏散評估的一部分,該部分應考慮煙氣控制設備的性能以及牆和開口部對煙的影響等;通過危險來臨時間和疏散所需時間的對比來評估疏散設計方案的合理性和疏散的安全性。疏散所需時間小於危險來臨時間,則疏散是安全的,疏散設計方案可行;反之,疏散是不安全的,疏散設計應加以修改,並再評估。
圖2 人員疏散與煙層下降關系(兩層區域模型)示意圖
疏散所需時間包括了疏散開始時間和疏散行動時間。疏散開始時間即從起火到開始疏散的時間,它大體可分為感知時間(從起火至人感知火的時間)和疏散准備時間(從感知火至開始疏散時間)兩階段。一般地,疏散開始時間與火災探測系統、報警系統,起火場所、人員相對位置,疏散人員狀態及狀況、建築物形狀及管理狀況,疏散誘導手段等因素有關。
疏散行動時間即從疏散開始至疏散結束的時間,它由步行時間(從最遠疏散點至安全出口步行所需的時間)和出口通過排隊時間(計算區域人員全部從出口通過所需的時間)構成。與疏散行動時間預測相關的參數及其關系見圖3。
圖3 與疏散行動時間預測相關的參數及其關系
模型的分析與建立
我們將人群在1號教學樓內的走動模擬成水在管道內的流動,對人員的個體特性沒有考慮,而是將人群的疏散作為一個整體運動處理,並對人員疏散過程作了如下保守假設:
u 疏散人員具有相同的特徵,且均具有足夠的身體條件疏散到安全地點;
u 疏散人員是清醒狀態,在疏散開始的時刻同時井然有序地進行疏散,且在疏散過程中不會出現中途返回選擇其它疏散路徑;
u 在疏散過程中,人流的流量與疏散通道的寬度成正比分配,即從某一個出口疏散的人數按其寬度占出口的總寬度的比例進行分配
u 人員從每個可用出口疏散且所有人的疏散速度一致並保持不變。
以上假設是人員疏散的一種理想狀態,與人員疏散的實際過程可能存在一定的差別,為了彌補疏散過程中的一些不確定性因素的影響,在採用該模型進行人員疏散的計算時,通常保守地考慮一個安全系數,一般取1.5~2,即實際疏散時間為計算疏散時間乘以安全系數後的數值。
1號教學樓平面圖
教學樓模型的簡化與計算假設
我校1號教學樓為一幢分為A、B兩座,中間連接著C座的建築(如上圖),A、B兩座為五層,C座為兩層。A、B座每層有若干教室,除A座四樓和B座五樓,其它每層都有兩個大教室。C座一層即為大廳,C座二層為幾個辦公室,人員極少故忽略不考慮,只作為一條人員通道。為了重點分析人員疏散情況,現將A、B座每層樓的10個小教室(40人)、一個中教室(100)和一個大教室(240人)簡化為6個教室。
圖4 原教室平面簡圖
在走廊通道的1/2處,將1、2、3、4、5號教室簡化為13、14號教室,將6、7、8、9、10號教室簡化為15、16號教室。此時,13、14、15、16號教室所容納的人數均為100人,教室的出口為距走廊通道兩邊的1/4處,且11、13、15號教室的出口距左樓梯的距離相等,12、14、16號教室的出口距右樓梯的距離相等。我們設大教室靠近大教室出口的100人走左樓梯,其餘的140人從大教室樓外的樓梯疏散,這樣讓每一個通道的出口都得到了利用。由於1號教學樓的A、B兩座樓的對稱性,所以此簡圖的建立同時適用於1號教學樓A、B兩座樓的任意樓層。
圖5 簡化後教室平面簡圖
經測量,走廊的總長度為44米,走廊寬為1.8米,單級樓梯的寬度為0.3米,每級樓梯共有26級,樓梯口寬2.0米,每間教室的面積為125平方米. 則簡化後走廊的1/4處即為教室的出口,距樓梯的距離應為44/4=11米。
對火災場景做出如下假設:
u 火災發生在第二層的15號教室;
u 發生火災是每個教室都為滿人,這樣這層樓共有600人;
u 教學樓內安裝有集中火災報警系統,但沒有應急廣播系統;
u 從起火時刻起,在10分鍾內還沒有撤離起火樓層為逃生失敗;
對於這種場景下的火災發展與煙氣蔓延過程可用一些模擬程序進行計算,並據此確定樓內危險狀況到來的時間.但是為了突出重點,這里不詳細討論計算細節.
人員的整個疏散時間可分為疏散前的滯後時間,疏散中通過某距離的時間及在某些重要出口的等待時間三部分,根據建築物的結構特點,可將人們的疏散通道分成若干個小段。在某些小段的出口處,人群通過時可能需要一定的排隊時間。於是第i 個人的疏散時間ti 可表示為:
式中, ti,delay為疏散前的滯後時間,包括覺察火災和確認火災所用的時間; di,n為第n 段的長度; vi,n 為該人在第n 段的平均行走速度;Δtm,queue 為第n 段出口處的排隊等候時間。最後一個離開教學樓的人員所有用的時間就是教學樓人員疏散所需的疏散時間。
假設二層的15號教室是起火房間,其中的人員直接獲得火災跡象進而馬上疏散,設其反應的滯後時間為60s;教學內的人員大部分是學生,火災信息將傳播的很快,因而同樓層的其他教室的人員會得到15號教室人員的警告,開始決定疏散行動.設這種信息傳播的時間為120s,即這批人的總的滯後時間為120+60=180秒;因為左右兩側為對稱狀態,所以在這里我們就計算一面的.一、三、四、五層的人員將通過火災報警系統的警告而開始進行疏散,他們得到火災信息的時間又比二層內的其他教室的人員晚了60秒.因此其總反應延遲為240秒.由於火災發生在二樓,其對一層人員構成的危險相對較小,故下面重點討論二,三,四,五樓的人員疏散.
為了實際了解教學樓內人員行走的狀況,本組專門進行了幾次現場觀察,具體記錄了學生通過一些典型路段的時間。參考一些其它資料[1、2、3] ,提出人員疏散的主要參數可用圖6 表示。在開始疏散時算起,某人在教室內的逗留時間視為其排隊時間。人的行走速度應根據不同的人流密度選取。當人流密度大於1 人/ m2時,採用0. 6m/ s 的疏散速度,通過走廊所需時間為60s ,通過大廳所需時間為12s ;當人流密度小於1 人/m2 時,疏散速度取為1. 2m/ s ,通過走廊所需時間為30s ,通過大廳所需時間為6s。
圖6 人員疏散的若干主要參數
Pauls[4]提出,下樓梯的人員流量f 與樓梯的有效寬度w 和使用樓梯的人數p 有關,其計算公式為:
式中,流量f 的單位為人/ s , w 的單位為mm。此公式的應用范圍為0. 1 < p/ w < 0. 55 。
這樣便可以通過流量和室內人數來計算出疏散所用時間。出口的有效寬度是從通道的實際寬度里減去其兩側邊界層而得到的凈寬度,通常通道一側的邊界層被設定為150mm。
3 結果與討論
在整個疏散過程中會出現如下幾種情況:
(1) 起火教室的人員剛開始進行疏散時,人流密度比較小,疏散空間相對於正在進行疏散的人群來說是比較寬敞的,此時決定疏散的關鍵因素是疏散路徑的長度。現將這種類型的疏散過程定義為是距離控制疏散過程;
(2) 起火樓層中其它教室的人員可較快獲得火災信息,並決定進行疏散,他們的整個疏散過程可能會分成兩個階段來進行計算: 當f進入2層樓梯口流出2層樓梯口時, 這時的疏散就屬於距離控制疏散過程;當f進入2層樓梯口> f流出2層樓梯口時, 二樓樓梯間的寬度便成為疏散過程中控制因素。現將這種過程定義為瓶頸控制疏散過程;
(3) 三、四層人員開始疏散以後,可能會使三樓樓梯間和二樓樓梯間成為瓶頸控制疏散過程;
(4) 一樓教室人員開始疏散時,可能引起一樓大廳出口的瓶頸控制疏散過程;
(5) 在疏散後期,等待疏散的人員相對於疏散通道來說,將會滿足距離控制疏散過程的條件,即又會出現距離控制疏散過程。
起火教室內的人員密度為100/ 125 = 0.8 人/m2 。然而教室里還有很多的桌椅,因此人員行動不是十分方便,參考表1 給出的數據,將室內人員的行走速度為1.1m/ s。設教室的門寬為1. 80m。而在疏散過程中,這個寬度不可能完全利用,它的等效寬度,等於此寬度上減去0. 30m。則從教室中出來的人員流量f0為:
f0=v0×s0×w0=1.1×0.8×4.7=4.1(人/ s) (3)
式中, v0 和s0 分別為人員在教室中行走速度和人員密度, w0 為教室出口的有效寬度。按此速度計算,起火教室里的人員要在24.3s 內才能完全疏散完畢。
設人員按照4.1 人/ s 的流量進入走廊。由於走廊里的人流密度不到1 人/ m2 ,因此採用1. 2m/s的速度進行計算。可得人員到達二樓樓梯口的時間為9.2s。在此階段, 將要使用二樓樓梯的人數為100人。此時p/ w=100/1700=0.059 < 0. 1 , 因而不能使用公式2 來計算樓梯的流量。採用Fruin[5]提出的人均佔用樓梯面積來計算通過樓梯的流量。根據進入樓梯間的人數,取樓梯中單位寬度的人流量為0.5人 /(m. s) ,人的平均速度為0. 6m/ s ,則下一層樓的樓梯的時間為13s。這樣從著火時刻算起,在第106.5s(60+24.3+9.2+13)時,著火的15號教室人員疏散成功。以上這些數據都是在距離控制疏散過程范圍之內得出的。
起火後120s ,起火樓層其它兩個教室(即11和13號教室)里的人員開始疏散。在進入該層樓梯間之前,疏散的主要參數和起火教室中的人員的情況基本一致。在129.2s他們中有人到達二層樓梯口,起火教室里的人員已經全部撤離二樓大廳。因此,即將使用二樓樓梯間的人數p1 為:
p1 = 100 ×2 = 200 (人) (4)
此時f進入2層樓梯口>f流出2層樓梯口,從該時刻起,疏散過程由距離控制疏散過渡到由二樓樓梯間瓶頸控制疏散階段。由於p/ w =200/1700= 0.12 ,可以使用公式2 計算二樓樓梯口的疏散流量f1 , 即:
?/P>
0.27
0.73
f1 = (3400/ 8040) × 200 = 2.2人/ s) (5)
式中的3400 為兩個樓梯口的總有效寬度,單位是mm。而三、四層的人員在起火後180s 時才開始疏散。三層人員在286.5s(180+106.5)時到達二層樓梯口,與此同時四層人員到達三層樓梯口,第五層到達第四層樓梯口。此時刻二層樓梯前尚等待疏散人員數p′1:
p′1 = 200 - (286.5 – 129.2) ×2.2 = -146.1(人) <0 (6)
所以,二層樓的人員已經全部到達一層
此後,需要使用二層樓梯間的人數p2 :
p2 = 100×3=300 (人) (7)
相應此階段通過二樓樓梯間的流量f 2 :
0.27
0.73
f2 = (3400/8040) × 200 = 2.5(人/ s) (8)
這┤送ü樓樓梯的疏散時間t1 :
t1 = 300÷2.5 = 120 ( s) (9)
因為教學樓三、四、五層的結構相同,所以五層到四層,四層到三層和三層到二層所用的時間相等,因此人員的疏散在樓梯口不會出現瓶頸現象
所以,通過二樓樓梯的總體疏散時間T :
T = 286.5+ 120×3 = 646.5 ( s) (10)
最終根據安全系數得出實際疏散時間為T實際:
T實際 =646.5×(1.5~2)=969.75~1293( s) (11)
圖7 二樓樓梯口流量隨時間的變化曲線圖
關於幾點補充說明:
以上是我們只對B座二樓的15號教室起火進行的假設分析和計算,此時當人員到達一樓即視為疏散成功。同理,當三樓起火的時候,人員到達二樓即視為疏散成功,四樓、五樓以此類推。因為1號教學樓A、B座結構的對稱性所以樓層的其他教室起火與此是同一個道理。所以本文上述的分析與計算同時適用於A、B兩座樓。另外當三層以上(包括三樓)起火的時候,便體現出C座二樓的作用。當B座的三樓起火的時候,B座二樓的人員肯定是在B座三樓人員後對起火做出應對反應,所以會出現當三樓人員疏散到二樓的時候,二樓的人員也開始疏散的情況,勢必造成二樓樓梯口出現瓶頸現象。因為A、B座的三、四、五樓並沒有連接,都是獨立的結構,出現火災不會直接從B座的三樓威脅到A座三樓及其他樓層人員的安全,所以為了避免上述二樓樓梯口出現瓶頸現象的發生,我們讓二樓的所有人員向A座的二樓轉移,這樣就會讓起火樓層的人員能夠更快的疏散到安全區域。當B座的四、五樓起火的時候也同樣讓二樓的人員向A座的二樓轉移,為二樓以上的人員疏散創造條件。同理,A座也是如此。
在對火災假設分析和計算的時候,我們並沒有對大教室的後門樓梯的疏散做出計算,由於1號教學樓的特殊性,A座的四樓和B座的五樓沒有大教室,所以大教室的後門樓梯疏散人員的速度是很快的,不會在大教室後門的樓梯出現瓶頸現象。
關於1號教學樓的幾個出口:
u 大廳有一個大門
u A座一樓靠近正廳有一個門
u A座大教室旁邊有一個門
u B座中教室靠近大廳正門側面的窗戶可以作為一個應急出口
u A、B座的底層都有一個地下室(當煙氣蔓延太快來不及疏散,受煙氣威脅的時候可以作為一個逃生去向)
u A、B座大教室各有一個後門
合計: 8個出口
致校領導的一封信
尊敬的校領導,你們好。
針對我校1號教學樓,我們數學建模小組通過實際測量、建立模型、模型分析,得出如下結論:一旦1號教學樓發生火災,人員有可能不能全部安全疏散。
以上的分析是按一種很理想的條件進行的,並沒有進行任何修正。實際上人在火災中的行為是很復雜的,尤其是沒有經過火災安全訓練的人,可能會出現盲目亂跑、逆向行走等現象,而這也會延長總的疏散時間。
該模型在現階段是一個人員疏散分析模型的基礎,目前屬於理論上的模型,以上的計算結果都是通過手算或文曲星計算得到的。模型中的人員行走速度是通過多次觀察該教學樓內下課時人員的行走速度和參照Fru2in 給出的疏散時人員行走速度、NFPA 中給出的人員行走速度以及目前人員疏散模型中通用的計算速度等修正而得到的,具有較為廣泛的通用性。而預測的疏散時間是根據建築物的結構特點和人員行走速度而得到的,在計算疏散所用時間的時候在剔除疏散前人員的滯後時間(或稱預移動時間) 外,所得到的時間是合理的。對於疏散前人員的滯後時間,參考T. J . Shields 等試驗結論:75 %人員在聽到火災警報後的15~40 s 才開始移動,而整個疏散所用的時間為646.5 s。在該例中起火教室的反應滯後時間為60 s ,這是從開始著火時刻算起的。預移動時間與不同類型的建築物、建築物中人員的自身特點和建築物中的報警系統有著很大的關系,它是一個很不確定的數值。本文中所用的預移動時間不到整個疏散過程中所用的時間的 10 %。二樓樓梯口流量隨時間的變化曲線如圖7所示。由上可知,二層以上的所有人通過二樓樓梯所需的時間為646.5 s ,這比前面設定的可用安全疏散時間要長,因而不能保證有關人員全部安全疏散出去。樓梯的寬度和大廳的正門顯然是制約人員疏散的一個瓶頸。造成這種情況的基本原因是該教學樓的疏散通道安排不當,樓梯通道的寬度不夠,對此可以適當增大樓梯的總寬度;或者在教學樓的每個分支上再修一個樓梯,則人員的疏散會更加的暢通;最好是分別在A座和B座新建一個象正門一樣的出口,這樣將大大的緩解了大廳正門疏散人員的壓力,不至於造成大廳人員堵塞而影響樓上人員的疏散。另一方面,學校還應多增加一些消防設施,每個教室都該配備滅火器;學校還應加強學生消防意識的培養和教育,形式可以多樣化、新穎化,比如做報告,上實踐課,做消防演習等等。讓他們了解一些消防逃生的常識,學會一些消防器材的使用,並讓他們對自己所使用的教學樓有充分發認識和了解,一旦發生火災好知道採取何種疏散方法才能在最短的時間內到達安全區域。
如果學校經費有限,也可以不花一分錢就可以消除這個消防隱患,就是合理安排上課的教室,避免每個樓層的所有教室都被用於上課。每層至少可以空出幾個,這樣就會大大的緩解人員疏散不利帶來的危險。但是這樣也有弊端,就是沒有充分利用教室的使用價值,浪費資源。
⑺ 數學建模獲獎率時多大
這個得看參加人數再定~~主要還是得看你們的成果,建模不是抽獎,不要只看概率!
⑻ 求關於數學建模的1500字以上的優秀論文
如何撰寫數學論文呢?
1、數學論文的組成
數學論文具有類型多樣、形式活潑等特點,有的側重於經驗的總結,實驗結果的闡述,包括實驗過程、手段、方法和結果的記錄;有的側重於理論性的研究,包括對研究課題的提出,對研究成果的分析、推導、論證和應用等。但不論哪類論文,主要由標題、摘要、前言、正文、結論、參考文獻等部分組成。
標題就是論文的總題目,是文章基本內容的縮影,古人雲:「立片言以居要,乃全篇之警策。」所以擬定標題應該力求簡短、明確、質朴、醒目,既要防止太冗長,又要避免太概括,使人不明了;既要防止文不對題或過於陳舊,又要避免追求新穎、空泛而沒有實際的內容。
摘要一般包括本課題研究的意義,研究的內容與方法,研究的成果或價值等,便於讀者迅速了解全文的概貌。所以摘要應簡明扼要,引人入勝,內容全面,重點突出,且能獨立使用。
前言也稱引言或緒言,一般包括本課題研究的背景或起點,需要研究的問題,研究的方法、手段,研究的意義或價值。需要注意的是,對研究的意義或價值應力求實事求是,既不可拔高,也不可貶低或過分謙虛。
正文是論文的主體,作為表達作者個人研究成果的部分,所佔篇幅較大,有時還必須輔以必要的小標題,應力求概念清晰,論點明確,論證嚴密,論據充分,具有科學性、准確性和創新性,同時條理要清楚,文字應通俗簡明。
結論是對正文中所分析論證的問題加以綜合,概括出基本點,這是課題解決的答案。結論作為理論分析和實驗的邏輯發展,是論述的概括集中和升華,由局部到一般,由具體事實、經驗,上升到理論概括,是整篇論文的歸宿,所以應力求完整、准確、鮮明,還應如實指出本理論的使用范圍和成果的意義,以及本文尚未解決的問題和繼續研究的方向。
參考文獻是反映作者嚴肅的科學態度和研究工作的依據,其中包括撰寫該論文所參考的書籍(作者姓名、書名、版次、頁數、出版者、出版年份)或期刊(作者姓名、標題、刊物名稱、卷或期、頁數、年份)。
2、小學數學論文的撰寫過程
第一步,選題、選材。
要想寫什麼內容的文章,無論是理論探討方面,還是教材教法方面和解題方法技巧方面,以及教學經驗總結方面,對闡述問題的深度、廣度等,要心中有數,具有明確的目的性和主題性。
無論選擇哪方面的內容與具體題材,都必須力求具有先進性、針對性和實踐性,要想做到這一點,首先,根據文獻檢索方法,盡可能多地查閱資料,掌握國內外最新研究動態。其次,深入鑽研這些文獻資料,看看能否得到進一步啟發,有無新的見解。盡管選題可能重復,類似的題材較多,但也可以從不同側面結合不同實例,根據不同對象寫出一定的新意來,使觀點更明確,方法更有效,使其先進性、針對性、實用性更強。第三,選題要從實際出發,題目大小、題材的深度和廣度要恰當。
第二步,擬綱、執筆。
論文選題確定後,就要注意寫好提綱,這是寫好文章的基礎。首先,要將內容、結構布局好,要擬定一個寫作提綱,准備分幾個部分,各個部分集中講幾個問題,這些部分與問題之間的關系如何,都需要進一步精心設計,使其結構嚴謹、層次分明,具有科學性、邏輯性。其次,要注意各種文章的特點。寫理論性的文章,最好能再確定大小標題,敘述上力求論點明確,可信度強,便於別人借鑒;寫教材分析方面的文章,應進行比較,提出改進意見或提示值得深入研究的問題等。
第三步,修改、定稿。
修改是文章初稿完成後的一個加工過程,它包括對論文文字的修飾,以及科學性的推敲等。論文初稿形成後,應從頭至尾反復地閱讀,逐句逐段推敲,審核一下文中的論點是否明確,論據是否充分,論證是否合理,結構是否嚴謹,計算是否正確等。一篇好的小學數學論文,應該是數文並茂。就是說,既要有好的數學內容,又要有好的文字表達。所以,文字的工夫對數學論文來說很為重要。數學論文,貴在朴實,少用浮詞,免得沖淡文章的中心,文字應通俗易懂,簡明扼要,用詞應准確簡煉,表達完整,特別是中心內容一定要闡述透徹清楚。此外,書寫要規范,題號、圖號、標點也要正確。修改是一項細致的工作,只有對文稿反復推敲、修改,才能消除不應有的錯誤。只有經過反復修改加工,文章的質量才會不斷提高。
希望對你有用!!!
數學論文的撰寫 來自於:
⑼ 數學建模競賽獲獎屬於教學成果獎嗎
屬於,只要是你帶隊獲得的
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