全球灵敏度分析和不确定性量化用于插头流反应堆中干无氧消化数学模型的全球灵敏度分析和不确定性量化
Daniele Bernardo Panaro1, Andrea Trucchia2, Vincenzo Luongo1
1Department of Mathematics and Applications "Renato Caccioppoli", University of Naples Federico II, via Cintia Monte S. Angelo, Naples 80126, Italy.
Mathematical biosciences and engineering : MBE
|November 1, 2024
概括
本研究将全球灵敏度分析应用于干无氧消化模型,确定甲生产的关键参数. 这些发现对于生物反应器系统中准确的模型校准和验证至关重要.
科学领域:
- 生物技术和生物化学工程 生物技术和生物化学工程
- 环境科学与工程环境科学与工程
- 生物系统的数学建模.
背景情况:
- 数学模型对于理解复杂的生物过程至关重要,需要准确的参数校准.
- 敏感性分析和不确定性量化对于验证生物系统模型至关重要.
- 全球灵敏度分析在插头流反应堆的干无氧消化模型中未得到充分利用.
研究的目的:
- 为干燥无氧消化插头流反应堆模型进行第一个全球灵敏度分析和不确定性量化.
- 确定影响模型输出的关键输入参数,特别是甲生产.
- 为改进模型校准和验证提供见解.
主要方法:
- 使用莫里斯方法进行初步参数选.
- 开发了一个替代模型,以有效地探索输入-输出关系.
- 应用Sobol'指数用于定量全球敏感性分析.
- 进行不确定性量化来定义概率密度函数.
主要成果:
- 确定了影响净甲产量的关键参数:转换参数 ($k_1$) 和动力参数 ($k_2$).
- 用莫里斯方法将参数分组成不同的灵敏度类别.
- 通过替代模型建立了输入参数和模型输出之间的关系.
结论:
- 该研究成功地将全球灵敏度分析和不确定性量化应用到干无氧消化插头流反应堆模型中.
- 净甲生产对参数$k_1$和$k_2$最敏感.
- 这些方法为提高无氧消化模型的校准和验证提供了有价值的数据.
