[發(fā)明專利]一種二維規(guī)則多孔介質(zhì)幾何模型的構(gòu)建方法和構(gòu)建裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910291766.2
• 申請日: 2019-04-12
• 公開（公告）號: CN110083893A
• 公開（公告）日: 2019-08-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 竇智;張學(xué)羿;王錦國;周志芳;陳舟
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發(fā)明公開了一種二維規(guī)則多孔介質(zhì)幾何模型的構(gòu)建方法，包括確定多孔介質(zhì)幾何模型的目標(biāo)參數(shù)，預(yù)估目標(biāo)模型顆粒數(shù)量，隨機(jī)生成顆粒半徑數(shù)組，為顆粒確定目標(biāo)圓心坐標(biāo)，每次確定目標(biāo)圓心坐標(biāo)后判定孔隙度并輸出模型。另外本發(fā)明還公開了一種二維規(guī)則多孔介質(zhì)幾何模型的構(gòu)建裝置，包括目標(biāo)參數(shù)確定模塊、顆粒數(shù)量預(yù)估模塊、半徑數(shù)組生成模塊、目標(biāo)圓心坐標(biāo)確定模塊、孔隙度判定輸出模塊。本發(fā)明的方法和裝置能夠快速生成顆粒大小不同、位置分布隨機(jī)、且具有多樣化的不規(guī)則孔隙通道特征的多孔介質(zhì)模型。對于目標(biāo)孔隙度較小、顆粒數(shù)量較大的模型，本發(fā)明通過排除已確定的目標(biāo)圓心坐標(biāo)，能夠更有效地生成目標(biāo)多孔介質(zhì)模型。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及多孔介質(zhì)模型重構(gòu)，具體涉及二維規(guī)則多孔介質(zhì)幾何模型的構(gòu)建方法及構(gòu)建裝置。

背景技術(shù)

多孔介質(zhì)是由固體顆粒骨架和孔隙共同組成的介質(zhì)，其孔隙可供液相或氣相物質(zhì)等流體流動。日常生活中的紙張、纖維、土壤、混凝土、生物組織等都是常見的多孔介質(zhì)，對于多孔介質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的研究也是各個領(lǐng)域所關(guān)注的重點(diǎn)。在地下水科學(xué)領(lǐng)域，多孔介質(zhì)的重構(gòu)是進(jìn)行滲流和污染物溶質(zhì)運(yùn)移研究的基礎(chǔ)，多孔介質(zhì)的孔隙結(jié)構(gòu)、孔隙通道形態(tài)特征對于污染物的遷移、混合及反應(yīng)過程有重要影響，重構(gòu)與真實情況相符的多孔介質(zhì)模型十分關(guān)鍵。目前，對于常規(guī)的物理成像法，雖然能還原天然巖土體材料中的多孔介質(zhì)特征，但成本高昂且操作困難，只能獲得尺寸較小的模型；而現(xiàn)有的數(shù)值方法生成的多孔介質(zhì)模型顆粒隨機(jī)性較差且排列規(guī)則，形態(tài)理想化不利于反映復(fù)雜的孔隙通道特征。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的在于提供一種二維規(guī)則多孔介質(zhì)幾何模型的構(gòu)建方法，可生成由規(guī)則顆粒隨機(jī)分布所構(gòu)成的二維多孔介質(zhì)模型。本發(fā)明的另一目的在于提供一種二維規(guī)則多孔介質(zhì)幾何模型的構(gòu)建裝置。

技術(shù)方案：本發(fā)明提供了一種二維規(guī)則多孔介質(zhì)幾何模型的構(gòu)建方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)確定多孔介質(zhì)幾何模型的目標(biāo)參數(shù)，目標(biāo)參數(shù)包括：目標(biāo)模型生成區(qū)域的長度l和高度h、平均顆粒半徑顆粒半徑分布標(biāo)準(zhǔn)差σ、相鄰顆粒間的最小間距d_min、目標(biāo)孔隙度允許的孔隙度誤差范圍δ；(2)根據(jù)目標(biāo)參數(shù)，計算出目標(biāo)模型顆粒數(shù)量的預(yù)估值n；(3)在平均顆粒半徑和顆粒半徑分布標(biāo)準(zhǔn)差的限制下，隨機(jī)生成滿足截斷對數(shù)分布的顆粒半徑組成顆粒半徑數(shù)組，顆粒半徑數(shù)組的大小與顆粒數(shù)量的預(yù)估值相等，每個顆粒半徑對應(yīng)相應(yīng)的圓形顆粒；(4)在目標(biāo)模型的生成區(qū)域內(nèi)，為每個顆粒確定目標(biāo)圓心坐標(biāo)：包括(41)游歷顆粒半徑數(shù)組中的每一顆粒半徑；(42)利用隨機(jī)數(shù)生成一坐標(biāo)作為當(dāng)前顆粒半徑對應(yīng)顆粒的圓心坐標(biāo)；(43)判定對應(yīng)顆粒與相鄰顆粒之間的距離：若對應(yīng)顆粒與相鄰顆粒之間的距離不小于相鄰顆粒間的最小間距，則將圓心坐標(biāo)確定當(dāng)前顆粒的目標(biāo)圓心坐標(biāo)；否則，重復(fù)步驟(42)-(43)，直至確定當(dāng)前顆粒的目標(biāo)圓心坐標(biāo)；(5)每次確定目標(biāo)圓心坐標(biāo)后，對模型孔隙度進(jìn)行判定，若孔隙度在目標(biāo)孔隙度的誤差范圍之內(nèi)，則輸出多孔介質(zhì)模型作為目標(biāo)模型；否則繼續(xù)步驟(4)-(5)。

進(jìn)一步地，目標(biāo)模型顆粒數(shù)量的預(yù)估值n根據(jù)公式計算得出。

進(jìn)一步地，將每個顆粒的顆粒半徑與平均顆粒半徑的誤差控制在顆粒半徑分布標(biāo)準(zhǔn)差σ的兩倍以內(nèi)。

進(jìn)一步地，在步驟(41)中按照顆粒半徑從大到小的順序游歷顆粒半徑數(shù)組中的每一顆粒。

進(jìn)一步地，目標(biāo)參數(shù)還包括首輪隨機(jī)生成坐標(biāo)數(shù)量的預(yù)定值m，每次隨機(jī)生成坐標(biāo)后，對已隨機(jī)生成的坐標(biāo)數(shù)量進(jìn)行判定：若超出預(yù)定值m，則在后續(xù)隨機(jī)生成坐標(biāo)時，排除已確定的目標(biāo)圓心坐標(biāo)。有助于提高模型生成效率。