[發明專利]一種氣體擴散可視化方法及系統

有效

• 申請號: 202011221753.7
• 申請日: 2020-11-05
• 公開（公告）號: CN112330812B
• 公開（公告）日: 2023-01-10
• 發明（設計）人: 陳林;陳志莉;劉強;唐瑾;彭吳迪;劉禮喜;胡天佑;王皓文
• 申請（專利權）人: 桂林理工大學
• 主分類號: G06T17/20
• 分類號: G06T17/20;G06T15/20;G06T15/00;G06F30/23;G06F113/08
• 代理公司: 重慶雙馬智翔專利代理事務所(普通合伙) 50241
• 代理人: 顧曉玲

1.一種氣體擴散可視化方法，其特征在于，包括：

步驟S1，獲取氣體擴散參數和待觀察氣體擴散面的高度，利用高斯擴散模型獲取待觀察氣體擴散面中等間距分布的多個擴散點以及每個擴散點的氣體濃度值，將擴散點的高斯坐標系坐標轉換為世界坐標系坐標，按照擴散點的位置關系構建擴散點數據陣列，所述擴散點數據陣列中每個元素包括同一擴散點的世界坐標系坐標和氣體濃度值；

步驟S2，獲得所述擴散點數據陣列的所有三角面片頂點索引；

步驟S3，根據三角面片頂點索引繪制三角面片，一組三角面片頂點索引繪制一個三角面片，基于三角面片的3個頂點的濃度值匹配顏色數組；

步驟S4，將所有三角面片的頂點數據和每個三角面片匹配的顏色數組輸入OSG平臺進行渲染處理并顯示；

在所述步驟S1中，高斯擴散模型為：

其中，C(x,y,z,H)表示位置點(x,y,z,H)的氣體濃度；Q表示氣體排放速度；σ_y表示側向擴散系數，為氣體在高斯坐標系y軸方向分布的標準偏差，γ₁表示第一比例系數，表示第一指數系數；σ_z表示豎向擴散系數，為氣體在高斯坐標系z軸方向分布的標準偏差，γ₂表示第二比例系數，表示第二指數系數；U^p表示氣體源排放口處的平均風速；H表示氣體源有效高度；x表示下風向上擴散點距離氣體源排放點的距離；y表示在高斯坐標系xoy平面上到x軸的垂直距離；z表示氣體擴散面高度；

將擴散點的高斯坐標系坐標轉換為世界坐標系坐標的過程為：

設擴散點的高斯坐標系坐標為(x,y,C)，則所述擴散點的世界坐標系坐標為(LON',LAT',C)，具體求解過程包括：

步驟A，經度LON計算公式為：

緯度LAT計算公式為:

其中，C表示擴散點(x,y)的氣體濃度值；B_f表示底點緯度，通過高斯x軸坐標求取；y表示高斯y軸坐標；e表示地球橢圓第一偏心率；e^∫表示地球橢圓第二偏心率；a表示地球橢圓長半軸；

所述B_f的獲取過程為：

步驟一，設i為迭代次數，變量m₀＝a(1-e²)，變量變量變量變量變量變量變量變量設B_f的初始迭代值為B_f¹＝x/a₀，ε為差值閾值，0＜|ε|＜0.000001；

步驟二，計算判斷B_fⁱ⁺¹-B_fⁱ＜ε是否成立，若B_fⁱ⁺¹-B_fⁱ＜ε成立，令B_f＝B_fⁱ⁺¹，獲取B_f的過程結束，進入步驟B，若B_fⁱ⁺¹-B_fⁱ＜ε不成立，令i＝i+1，返回步驟一；

步驟B，通過LON計算公式和緯度LAT計算公式獲得數據原點(0,0)的經緯度坐標(LAT₀,LON₀)；將所述擴散點的高斯坐標系坐標(x,y)代入經度LON計算公式和緯度LAT計算公式獲得(LAT_i,LON_i)；設世界坐標系模擬場景中的事故點為(LAT_s,LON_s)，則所述擴散點的世界坐標系坐標為：LAT'＝LAT_i-LAT₀+LAT_s，LON'＝LON_i-LON₀+LON_s。