CN116226586A - 一种模拟微囊藻群体迁移分布的理论解析方法及装置 - Google Patents

一种模拟微囊藻群体迁移分布的理论解析方法及装置 Download PDF

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CN116226586A CN202310519306.7A CN202310519306A CN116226586A CN 116226586 A CN116226586 A CN 116226586A CN 202310519306 A CN202310519306 A CN 202310519306A CN 116226586 A CN116226586 A CN 116226586A
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Abstract

本发明公开了一种模拟微囊藻群体迁移分布的理论解析方法及装置，方法包括：建立微囊藻群体迁移分布的控制方程，并对其从维度上简化得到立面二维控制方程；确定立面二维控制方程的初始条件和边界条件；引入无量纲参数，代入立面二维控制方程、初始条件和边界条件，得到无量纲的控制方程、初始条件和边界条件；将p阶浓度矩的待解析表达式代入无量纲的控制方程、初始条件和边界条件，运用积分变换法和分离变量法进行求解，得到p阶浓度矩的解析表达式，并对其运用预设渐进展开进行求解，得到微囊藻群体立面二维浓度分布的理论解析式。本发明提供的理论解析方法及装置，能够精确描述微囊藻群体迁移分布过程，为水华预测预报提供可靠支撑。

Description

一种模拟微囊藻群体迁移分布的理论解析方法及装置
技术领域
本发明涉及水生态环境技术领域，具体涉及一种模拟微囊藻群体迁移分布的理论解析方法及装置。
背景技术
微囊藻水华是全球普遍面临的水域生态问题。围绕微囊藻水华发生机制，国内外学者开展了大量研究工作。目前认为微囊藻水华暴发需要满足两个条件，一是微囊藻生长使生物量达到较高水平；二是微囊藻迁移聚集在水体表面。由于微囊藻自身生理生态特性和外部环境条件有关，在水体中微囊藻的生物量较高。例如，微囊藻自身具有较高光照和温度耐受范围、营养盐储存能力、分泌藻毒素，以及浮力调节能力的特性，这些特性使得微囊藻在富营养化水体中容易过度生长，成为优势种。水体中微囊藻积累至较高生物量后，微囊藻的空间分布决定了水华生消情势。在富营养化水体中，微囊藻通常能达到较高的生物量，因此，微囊藻在水体中的迁移成为水华暴发的关键过程。目前微囊藻群体迁移分布的研究方法有原位观测、室内实验和数值模拟，缺乏理论解析方法，不能精确描述微囊藻群体迁移分布过程，难以为水华预测预报提供可靠支撑。
发明内容
因此，本发明提供了一种模拟微囊藻群体迁移分布的理论解析方法及装置，可精确描述微囊藻群体迁移分布过程，反映出水动力和微囊藻群体自身迁移特性对浓度分布的影响，从而揭示物理变量之间本质联系和规律，为水华预测预报提供可靠支撑，以解决上述背景中提出的技术问题。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
第一方面，本发明实施例提供一种模拟微囊藻群体迁移分布的理论解析方法，包括：
建立微囊藻群体迁移分布的控制方程；
从维度上简化控制方程，得到立面二维控制方程；
确定立面二维控制方程的初始条件和边界条件；
引入无量纲参数，代入立面二维控制方程、初始条件和边界条件，得到无量纲的控制方程、初始条件和边界条件；
将p阶浓度矩的待解析表达式代入无量纲的控制方程、初始条件和边界条件，运用积分变换法和分离变量法进行求解，得到p阶浓度矩的解析表达式；
运用预设渐进展开方法对p阶浓度矩的解析表达式进行求解，得到微囊藻群体立面二维浓度分布的理论解析式。
优选地，微囊藻群体迁移分布的控制方程为：
Figure SMS_1
/>
其中，C为微囊藻群体的浓度，t是时间，
Figure SMS_2
是梯度算子，/>
Figure SMS_3
是三维的水流速度，/>
Figure SMS_4
是三维的微囊藻群体自身迁移速度，/>
Figure SMS_5
是水流扩散系数。
优选地，立面二维控制方程为：
Figure SMS_6
其中，
Figure SMS_7
是x方向的水流速度，/>
Figure SMS_8
是z方向的微囊藻群体自身迁移速度。
优选地，确定立面二维控制方程的初始条件和边界条件的过程，包括：
假设初始时刻t=0时，微囊藻群体斑块集中在x=0和z=0处，则浓度的初始条件表示为：
Figure SMS_9
其中，Q是微囊藻群体总量，
Figure SMS_10
是狄拉克函数；
假设在无穷远处浓度为零，在自由面与底部边界处微囊藻群体垂向迁移引起的藻群体通量与由水动力扩散通量平衡，即在
Figure SMS_11
以及z=0和z=H处浓度的边界条件为：
Figure SMS_12
Figure SMS_13
其中，H代表水深。
优选地，得到无量纲的控制方程、初始条件和边界条件的过程，包括：
引入无量纲参数，具体如下：
Figure SMS_14
其中，Ω代表无量纲的浓度，
Figure SMS_15
代表无量纲的时间，x和z为笛卡尔坐标系中的x和z，ξ代表无量纲的x，ζ代表无量纲的z，/>
Figure SMS_16
代表无量纲的水流速度，/>
Figure SMS_17
代表水体摩阻速度；
将上述无量纲参数代入立面二维控制方程、初始条件和边界条件，则无量纲的控制方程、初始条件和边界条件分别为：
Figure SMS_18
Figure SMS_19
Figure SMS_20
Figure SMS_21
其中，
Figure SMS_22
反映了对流与扩散的相对强弱，/>
Figure SMS_23
反映了微囊藻群体垂向迁移与扩散的相对强弱。
优选地，得到p阶浓度矩的解析表达式的过程，包括：
根据Aris浓度矩法，确定p阶浓度矩的待解析表达式
Figure SMS_24
为：
Figure SMS_25
浓度分布满足如下的附加关系：
Figure SMS_26
将p阶浓度矩的待解析表达式
Figure SMS_27
代入无量纲的控制方程、初始条件和边界条件，根据浓度分布满足的附加关系得到：
当p=0时，得到：
Figure SMS_28
Figure SMS_29
Figure SMS_30
当p>0时，得到：
Figure SMS_31
Figure SMS_32
Figure SMS_33
运用积分变换法和分离变量法求解上述方程，得到p阶浓度矩
Figure SMS_34
的解析解
Figure SMS_35
。
优选地，得到微囊藻群体立面二维浓度分布的理论解析式的过程，包括：
基于p阶浓度矩
Figure SMS_36
的解析解/>
Figure SMS_37
，运用Chatwin渐进扩展式，得到微囊藻群体立面二维浓度分布的理论解析式：
Figure SMS_38
其中，
Figure SMS_41
是零阶浓度矩，/>
Figure SMS_42
是标准变量，/>
Figure SMS_44
是标准差，He n是Hermite多项式，He n表示为：/>
Figure SMS_40
，/>
Figure SMS_43
是多项式系数，/>
Figure SMS_45
基于p阶中心浓度矩/>
Figure SMS_46
确定，/>
Figure SMS_39
表示为：
Figure SMS_47
其中，
Figure SMS_48
代表了微囊藻群体斑块质心的位置，/>
Figure SMS_49
表示为：
Figure SMS_50
其中，
Figure SMS_51
是一阶浓度矩。
第二方面，本发明实施例提供一种模拟微囊藻群体迁移分布的理论解析装置，包括：
控制方程获得单元，用于建立微囊藻群体迁移分布的控制方程；
控制方程简化单元，用于从维度上简化控制方程，得到立面二维控制方程；
初始条件和边界条件确定单元，用于确定立面二维控制方程的初始条件和边界条件；
无量纲参数引入单元，用于引入无量纲参数，代入立面二维控制方程、初始条件和边界条件，得到无量纲的控制方程、初始条件和边界条件；
浓度矩的解析表达式求解单元，用于将p阶浓度矩的待解析表达式代入无量纲的控制方程、初始条件和边界条件，运用积分变换法和分离变量法进行求解，得到p阶浓度矩的解析表达式；
二维浓度分布解析式求解单元，用于运用预设渐进展开方法对p阶浓度矩的解析表达式进行求解，得到微囊藻群体立面二维浓度分布的理论解析式。
第三方面，本发明实施例提供一种计算机设备，包括：至少一个处理器，以及与至少一个处理器通信连接的存储器，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器执行本发明实施例第一方面的一种模拟微囊藻群体迁移分布的理论解析方法。
第四方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机指令，计算机指令用于使计算机执行本发明实施例第一方面的一种模拟微囊藻群体迁移分布的理论解析方法。
本发明技术方案，具有如下优点：
本发明提供的一种模拟微囊藻群体迁移分布的理论解析方法及装置，方法包括：建立微囊藻群体迁移分布的控制方程；从维度上简化控制方程，得到立面二维控制方程；确定立面二维控制方程的初始条件和边界条件；引入无量纲参数，代入立面二维控制方程、初始条件和边界条件，得到无量纲的控制方程、初始条件和边界条件；将p阶浓度矩的待解析表达式代入无量纲的控制方程、初始条件和边界条件，运用积分变换法和分离变量法进行求解，得到p阶浓度矩的解析表达式；运用预设渐进展开方法对p阶浓度矩的解析表达式进行求解，得到微囊藻群体立面二维浓度分布的理论解析式。通过本发明提供的理论解析方法及装置，能够精确描述微囊藻群体迁移分布过程，反映出水动力和微囊藻群体自身迁移特性对浓度分布的影响，从而揭示物理变量之间本质联系和规律，为水华预测预报提供可靠支撑。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1本发明实施例中提供的模拟微囊藻群体迁移分布的理论解析方法的流程示意图；
图2本发明实施例中提供的模拟微囊藻群体迁移分布的理论解析装置的模块组成图；
图3本发明实施例中提供的计算机设备一个具体示例的组成图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
本发明实施例提供一种模拟微囊藻群体迁移分布的理论解析方法，如图1所示，该方法包括：
步骤S1：建立微囊藻群体迁移分布的控制方程。
在本实施例中，微囊藻群体迁移分布的控制方程为：
Figure SMS_52
其中，C为微囊藻群体的浓度，t是时间，
Figure SMS_53
是梯度算子，/>
Figure SMS_54
是三维的水流速度，/>
Figure SMS_55
是三维的微囊藻群体自身迁移速度，/>
Figure SMS_56
是水流扩散系数。
需要说明的是，
Figure SMS_57
是三维的速度表示，其速度沿x、y、z方向分别表示为/>
Figure SMS_58
、v、w，由于水流速度仅考虑x方向，所以对应其速度表示为/>
Figure SMS_59
；由于微囊藻群体自身迁移方向整体是垂直向上，其速度仅考虑z方向，所以对应速度表示为/>
Figure SMS_60
，仅作为举例说明。
步骤S2：从维度上简化控制方程，得到立面二维控制方程。
在本实施例中，立面二维控制方程为：
Figure SMS_61
其中，
Figure SMS_62
是x方向的水流速度，/>
Figure SMS_63
是z方向的微囊藻群体自身迁移速度。
步骤S3：确定立面二维控制方程的初始条件和边界条件。
在本实施例中，确定立面二维控制方程的初始条件和边界条件的过程，包括：
假设初始时刻t=0时，微囊藻群体斑块集中在x=0和z=0处，则浓度的初始条件表示为：
Figure SMS_64
其中，Q是微囊藻群体总量，
Figure SMS_65
是狄拉克函数；
假设在无穷远处浓度为零，在自由面与底部边界处微囊藻群体垂向迁移引起的藻群体通量与由水动力扩散通量平衡，即在
Figure SMS_66
以及z=0和z=H处浓度的边界条件为：
Figure SMS_67
Figure SMS_68
其中，H代表水深。
步骤S4：引入无量纲参数，代入立面二维控制方程、初始条件和边界条件，得到无量纲的控制方程、初始条件和边界条件。
在本实施例中，引入的无量纲参数，包括：
Figure SMS_69
其中，Ω代表无量纲的浓度，
Figure SMS_70
代表无量纲的时间，x和z为笛卡尔坐标系中的x和z，ξ代表无量纲的x，ζ代表无量纲的z，/>
Figure SMS_71
代表无量纲的水流速度，/>
Figure SMS_72
代表水体摩阻速度。
将上述无量纲参数代入立面二维控制方程、初始条件和边界条件，则无量纲的控制方程、初始条件和边界条件分别为：
Figure SMS_73
Figure SMS_74
Figure SMS_75
Figure SMS_76
其中，
Figure SMS_77
反映了对流与扩散的相对强弱，/>
Figure SMS_78
反映了微囊藻群体垂向迁移与扩散的相对强弱。具体地，/>
Figure SMS_79
越大，水动力对流迁移能力越强；/>
Figure SMS_80
越大，微囊藻群体自身迁移能力越强。
步骤S5：将p阶浓度矩的待解析表达式代入无量纲的控制方程、初始条件和边界条件，运用积分变换法和分离变量法进行求解，得到p阶浓度矩的解析表达式。
在本实施例中，根据Aris浓度矩法，确定p阶浓度矩的待解析表达式
Figure SMS_81
为：
Figure SMS_82
浓度分布满足如下的附加关系：
Figure SMS_83
将p阶浓度矩的待解析表达式
Figure SMS_84
代入无量纲的控制方程、初始条件和边界条件，根据浓度分布满足的附加关系得到：
当p=0时，得到：
Figure SMS_85
Figure SMS_86
Figure SMS_87
当p>0时，得到：
Figure SMS_88
Figure SMS_89
Figure SMS_90
运用积分变换法和分离变量法求解上述方程，得到p阶浓度矩
Figure SMS_91
的解析解
Figure SMS_92
。
需要说明的是，p阶浓度矩的待解析表达式
Figure SMS_93
为积分形式，将p阶浓度矩的待解析表达式/>
Figure SMS_94
代入边界条件时，对应无穷远处的边界条件没有了是由于式子左右分别进行积分后变成了0=0的形式，没有实际意义故舍去。
步骤S6：运用预设渐进展开方法对p阶浓度矩的解析表达式进行求解，得到微囊藻群体立面二维浓度分布的理论解析式。
在本实施例中，基于p阶浓度矩
Figure SMS_95
的解析解/>
Figure SMS_96
，运用Chatwin渐进扩展式，得到微囊藻群体立面二维浓度分布的理论解析式：/>
Figure SMS_97
其中，
Figure SMS_100
是零阶浓度矩，/>
Figure SMS_102
是标准变量，/>
Figure SMS_104
是标准差，He n是Hermite多项式，He n表示为：/>
Figure SMS_99
，/>
Figure SMS_101
是多项式系数，/>
Figure SMS_103
基于p阶中心浓度矩/>
Figure SMS_105
确定，/>
Figure SMS_98
表示为：
Figure SMS_106
其中，
Figure SMS_107
代表了微囊藻群体斑块质心的位置，/>
Figure SMS_108
表示为：
Figure SMS_109
其中，
Figure SMS_110
是一阶浓度矩。
一具体实施例中，运用积分变换法和分离变量法求解得到p阶浓度矩
Figure SMS_111
的解析解
Figure SMS_112
，由于计算水平的限制以及领域内常取前四项系数作为理论解析式的近似解，因而对应p=4，即得到零阶至四阶浓度矩/>
Figure SMS_113
的解析解，则微囊藻群体立面二维浓度分布的理论解析式中对应的多项式系数/>
Figure SMS_114
具体为：
Figure SMS_115
其中，v 2、v 3和v 4分别为二阶、三阶和四阶中心浓度矩，具体表示如下：
Figure SMS_116
Figure SMS_117
Figure SMS_118
。
综上，本发明实施例提供的模拟微囊藻群体迁移分布的理论解析方法，通过采用Aris浓度矩法和Chatwin渐进展开方法得到了微囊藻群体浓度分布的解析式，可以精确描述微囊藻群体迁移分布过程，反映出水动力和微囊藻群体自身迁移特性对浓度分布的影响，从而揭示物理变量之间本质联系和规律，为水华预测预报提供可靠支撑。
实施例2
本发明实施例提供一种模拟微囊藻群体迁移分布的理论解析装置，如图2所示，包括：
控制方程获得单元，用于建立微囊藻群体迁移分布的控制方程；此模块执行实施例1中的步骤S1所描述的方法，在此不再赘述。
控制方程简化单元，用于从维度上简化控制方程，得到立面二维控制方程；此模块执行实施例1中的步骤S2所描述的方法，在此不再赘述。
初始条件和边界条件确定单元，用于确定立面二维控制方程的初始条件和边界条件；此模块执行实施例1中的步骤S3所描述的方法，在此不再赘述。
无量纲参数引入单元，用于引入无量纲参数，代入立面二维控制方程、初始条件和边界条件，得到无量纲的控制方程、初始条件和边界条件；此模块执行实施例1中的步骤S4所描述的方法，在此不再赘述。
浓度矩的解析表达式求解单元，用于将p阶浓度矩的待解析表达式代入无量纲的控制方程、初始条件和边界条件，运用积分变换法和分离变量法进行求解，得到p阶浓度矩的解析表达式；此模块执行实施例1中的步骤S5所描述的方法，在此不再赘述。
二维浓度分布解析式求解单元，用于运用预设渐进展开方法对p阶浓度矩的解析表达式进行求解，得到微囊藻群体立面二维浓度分布的理论解析式；此模块执行实施例1中的步骤S6所描述的方法，在此不再赘述。
本发明实施例提供的模拟微囊藻群体迁移分布的理论解析装置，能够精确描述微囊藻群体迁移分布过程，反映出水动力和微囊藻群体自身迁移特性对浓度分布的影响，从而揭示物理变量之间本质联系和规律，可为水华预测预报提供可靠支撑。
实施例3
本发明实施例提供一种计算机设备，如图3所示，包括：至少一个处理器301，至少一个通信接口303，存储器304和至少一个通信总线302。其中，通信总线302用于实现这些组件之间的连接通信，通信接口303可以包括显示屏和键盘，可选通信接口303还可以包括标准的有线接口、无线接口。存储器304可以是高速易挥发性随机存取存储器，也可以是非不稳定的存储器，还可以是至少一个位于远离前述处理器301的存储装置。其中处理器301可以执行实施例1的模拟微囊藻群体迁移分布的理论解析方法。存储器304中存储一组程序代码，且处理器301调用存储器304中存储的程序代码，以用于执行实施例1的模拟微囊藻群体迁移分布的理论解析方法。
其中，通信总线302可以是外设部件互连标准（Peripheral ComponentInterconnect，简称PCI）总线或扩展工业标准结构（Extended Industry StandardArchitecture，简称EISA）总线等。通信总线302可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图3中仅用一条线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
其中，存储器304可以包括易失性存储器（Volatile Memory），例如随机存取存储器（Random Access Memory，简称RAM）；存储器也可以包括非易失性存储器（Non-volatileMemory），例如快闪存储器（Flash Memory），硬盘（Hard Disk Drive，简称HDD）或固态硬盘（Solid-state Drive，简称SSD）；存储器304还可以包括上述种类的存储器的组合。
其中，处理器301可以是中央处理器（Central Processing Unit，简称CPU），网络处理器（Network Processor，简称NP）或者CPU和NP的组合。
其中，处理器301还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路（Application-Specific Integrated Circuit，简称ASIC），可编程逻辑器件（Programmable Logic Device，简称PLD）或其组合。上述PLD可以是复杂可编程逻辑器件（Complex Programmable Logic Device，简称CPLD）、现场可编程逻辑门阵列（FieldProgrammable Gate Array，简称FPGA）、通用阵列逻辑（Generic Array Logic，简称GAL）或其任意组合。
可选地，存储器304还用于存储程序指令。处理器301可以调用程序指令，实现如本发明执行实施例1中的模拟微囊藻群体迁移分布的理论解析方法。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行实施例1的模拟微囊藻群体迁移分布的理论解析方法。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体（Read Only Memory，简称ROM）、随机存储记忆体（Random Access Memory，简称RAM）、快闪存储器（Flash Memory）、硬盘（Hard Disk Drive，简称HDD）或固态硬盘（Solid State Drive，简称SSD)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
显然，上述实施例仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种模拟微囊藻群体迁移分布的理论解析方法，其特征在于，包括：
建立微囊藻群体迁移分布的控制方程；
从维度上简化控制方程，得到立面二维控制方程；
确定立面二维控制方程的初始条件和边界条件；
引入无量纲参数，代入立面二维控制方程、初始条件和边界条件，得到无量纲的控制方程、初始条件和边界条件；
将p阶浓度矩的待解析表达式代入无量纲的控制方程、初始条件和边界条件，运用积分变换法和分离变量法进行求解，得到p阶浓度矩的解析表达式；
运用预设渐进展开方法对所述p阶浓度矩的解析表达式进行求解，得到微囊藻群体立面二维浓度分布的理论解析式。
2.根据权利要求1所述的模拟微囊藻群体迁移分布的理论解析方法，其特征在于，所述微囊藻群体迁移分布的控制方程为：
Figure QLYQS_1
其中，C为微囊藻群体的浓度，t是时间，
Figure QLYQS_2
是梯度算子，/>
Figure QLYQS_3
是三维的水流速度，/>
Figure QLYQS_4
是三维的微囊藻群体自身迁移速度，/>
Figure QLYQS_5
是水流扩散系数。
3.根据权利要求2所述的模拟微囊藻群体迁移分布的理论解析方法，其特征在于，所述立面二维控制方程为：
Figure QLYQS_6
其中，
Figure QLYQS_7
是x方向的水流速度，/>
Figure QLYQS_8
是z方向的微囊藻群体自身迁移速度。
4.根据权利要求3所述的模拟微囊藻群体迁移分布的理论解析方法，其特征在于，所述确定立面二维控制方程的初始条件和边界条件的过程，包括：
假设初始时刻t=0时，微囊藻群体斑块集中在x=0和z=0处，则浓度的初始条件表示为：
Figure QLYQS_9
其中，Q是微囊藻群体总量，
Figure QLYQS_10
是狄拉克函数；
假设在无穷远处浓度为零，在自由面与底部边界处微囊藻群体垂向迁移引起的藻群体通量与由水动力扩散通量平衡，即在
Figure QLYQS_11
以及z=0和z=H处浓度的边界条件为：
Figure QLYQS_12
Figure QLYQS_13
其中，H代表水深。
5.根据权利要求4所述的模拟微囊藻群体迁移分布的理论解析方法，其特征在于，所述得到无量纲的控制方程、初始条件和边界条件的过程，包括：
引入无量纲参数，具体如下：
Figure QLYQS_14
其中，Ω代表无量纲的浓度，
Figure QLYQS_15
代表无量纲的时间，x和z为笛卡尔坐标系中的x和z，ξ代表无量纲的x，ζ代表无量纲的z，/>
Figure QLYQS_16
代表无量纲的水流速度，/>
Figure QLYQS_17
代表水体摩阻速度；
将上述无量纲参数代入立面二维控制方程、初始条件和边界条件，则无量纲的控制方程、初始条件和边界条件分别为：
Figure QLYQS_18
Figure QLYQS_19
Figure QLYQS_20
Figure QLYQS_21
其中，
Figure QLYQS_22
反映了对流与扩散的相对强弱，/>
Figure QLYQS_23
反映了微囊藻群体垂向迁移与扩散的相对强弱。
6.根据权利要求5所述的模拟微囊藻群体迁移分布的理论解析方法，其特征在于，所述得到p阶浓度矩的解析表达式的过程，包括：
根据Aris浓度矩法，确定p阶浓度矩的待解析表达式
Figure QLYQS_24
为：
Figure QLYQS_25
浓度分布满足如下的附加关系：
Figure QLYQS_26
将p阶浓度矩的待解析表达式
Figure QLYQS_27
代入无量纲的控制方程、初始条件和边界条件，根据浓度分布满足的附加关系得到：
当p=0时，得到：
Figure QLYQS_28
Figure QLYQS_29
Figure QLYQS_30
当p>0时，得到：
Figure QLYQS_31
/>
Figure QLYQS_32
Figure QLYQS_33
运用积分变换法和分离变量法求解上述方程，得到p阶浓度矩
Figure QLYQS_34
的解析解
Figure QLYQS_35
。
7.根据权利要求6所述的模拟微囊藻群体迁移分布的理论解析方法，其特征在于，所述得到微囊藻群体立面二维浓度分布的理论解析式的过程，包括：
基于p阶浓度矩
Figure QLYQS_36
的解析解/>
Figure QLYQS_37
，运用Chatwin渐进扩展式，得到微囊藻群体立面二维浓度分布的理论解析式：
Figure QLYQS_38
其中，
Figure QLYQS_41
是零阶浓度矩，/>
Figure QLYQS_43
是标准变量，/>
Figure QLYQS_45
是标准差，He n是Hermite多项式，He n表示为：/>
Figure QLYQS_40
，/>
Figure QLYQS_42
是多项式系数，/>
Figure QLYQS_44
基于p阶中心浓度矩/>
Figure QLYQS_46
确定，/>
Figure QLYQS_39
表示为：
Figure QLYQS_47
其中，
Figure QLYQS_48
代表了微囊藻群体斑块质心的位置，/>
Figure QLYQS_49
表示为：
Figure QLYQS_50
其中，
Figure QLYQS_51
是一阶浓度矩。
8.一种模拟微囊藻群体迁移分布的理论解析装置，其特征在于，包括：
控制方程获得单元，用于建立微囊藻群体迁移分布的控制方程；
控制方程简化单元，用于从维度上简化控制方程，得到立面二维控制方程；
初始条件和边界条件确定单元，用于确定立面二维控制方程的初始条件和边界条件；
无量纲参数引入单元，用于引入无量纲参数，代入立面二维控制方程、初始条件和边界条件，得到无量纲的控制方程、初始条件和边界条件；
浓度矩的解析表达式求解单元，用于将p阶浓度矩的待解析表达式代入无量纲的控制方程、初始条件和边界条件，运用积分变换法和分离变量法进行求解，得到p阶浓度矩的解析表达式；
二维浓度分布解析式求解单元，用于运用预设渐进展开方法对所述p阶浓度矩的解析表达式进行求解，得到微囊藻群体立面二维浓度分布的理论解析式。
9.一种计算机设备，其特征在于，包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行权利要求1-7中任一所述的模拟微囊藻群体迁移分布的理论解析方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行权利要求1-7中任一所述的模拟微囊藻群体迁移分布的理论解析方法。
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