[發(fā)明專利]可避免畸形計算單元的巖石細觀數(shù)值模型生成方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011298743.3
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112507581B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬剛;肖宇軒;遲福東;周偉;常曉林;余記遠;姬翔;田文祥
• 申請（專利權(quán)）人: 華能瀾滄江水電股份有限公司;武漢大學;華能集團技術(shù)創(chuàng)新中心有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 俞琳娟

1.可避免畸形計算單元的巖石細觀數(shù)值模型生成方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1.巖石細觀特征提取和量化

通過數(shù)值圖像處理技術(shù)得到巖石試樣的顯微圖像特征，在空間域內(nèi)進行基于點飽和理論的隨機撒點，提取巖石試樣模型中礦物顆粒空間位置，對顆粒集合體在巖石試樣邊界內(nèi)進行基于Voronoi圖的空間區(qū)域剖分，生成Voronoi多邊形，每個Voronoi多邊形為一個Voronoi元胞，每個Voronoi元胞對應(yīng)一個形狀不規(guī)則的礦物顆粒，模擬礦物顆粒不規(guī)則形狀的細觀幾何結(jié)構(gòu)；

步驟2.巖石細觀結(jié)構(gòu)優(yōu)化

將由步驟1所得Voronoi元胞的幾何信息收集匯總計算其質(zhì)心坐標，采用質(zhì)心迭代法，重新進行基于Voronoi圖的空間剖分；判斷結(jié)果是否滿足迭代停止標準，若不是則繼續(xù)采用質(zhì)心迭代法進行優(yōu)化，直到滿足設(shè)定的迭代停止標準；遍歷所有的礦物顆粒，將礦物顆粒的所有短邊替換為短邊中點，并重新生成巖石礦物顆粒模型；

質(zhì)心迭代法指的是將下次Voronoi圖的生成元點移至當前Voronoi元胞質(zhì)心處，重新進行Voronoi剖分；礦物顆粒在質(zhì)心迭代過程中不斷重排列，趨于一個較為密實和各向同性結(jié)構(gòu)，受巖石試樣邊界、顆粒間互不侵入和密排條件的約束，Voronoi元胞代表的礦物顆粒在迭代過程中發(fā)生重排列，形狀畸形的礦物顆粒逐漸減少，礦物顆粒的形狀質(zhì)量相應(yīng)提高；

步驟3.巖石細觀數(shù)值模型生成

將得到的巖石礦物顆粒模型進行有限元網(wǎng)格劃分，并在礦物顆粒邊界和顆粒內(nèi)部插入無厚度界面單元，生成能夠模擬巖石開裂的有限元數(shù)值模型。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可避免畸形計算單元的巖石細觀數(shù)值模型生成方法，其特征在于：

其中，在步驟1中，在空間中進行基于點飽和理論的隨機撒點指的是：在空間域內(nèi)，控制Voronoi多邊形的成長點間最短距離d_min，對于二維空間R²，該成長點間最短距離通過公式一計算得到，對于三維空間R³，成長點間最短距離通過公式二計算得到：

式中，a、b、c為模型的長、寬、高；N為點的總數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可避免畸形計算單元的巖石細觀數(shù)值模型生成方法，其特征在于：

其中，在步驟1中，Voronoi圖的定義為，在給定的空間域Rⁿ內(nèi)，n為歐氏空間維度，存在集合S由n個互不相等的點構(gòu)成，S＝{p₁,p₂,…,p_n}，

第i個Voronoi多邊形集合體V(p_i)表示為：

V(p_i)＝∩_i1j{p|d(p,p_i)d(p,p_j),i,j＝{1,2,..,n}}?????(公式三)

式中，d(p,p_i)表示點p與點p_i間的歐氏距離；V(p_i)為一個凸多邊形，被稱為點p_i的Voronoi結(jié)構(gòu)，p_i為第i個Voronoi多邊形集合體V(p_i)的成長點或者核；點集合S為Voronoi圖的生成元。