[發(fā)明專利]一種多孔介質連通孔隙結構單元的劃分系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2021-06-28
• 公開（公告）號: CN113447419B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發(fā)明（設計）人: 徐慧寧;石浩;卞新興;譚憶秋
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業(yè)大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08;G01N23/046
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產(chǎn)權代理有限公司 23213
• 代理人: 岳昕

一種多孔介質連通孔隙結構單元的劃分系統(tǒng)，涉及交通材料技術領域，針對現(xiàn)有技術中多孔介質空隙結構單元劃分不準確的問題，包括：孔隙斷層圖像獲取模塊、孔隙斷層分析模塊和單元劃分模塊；本申請保證了孔隙結構單元識別的可靠性和唯一性，本申請?zhí)岢隽丝紫督Y構單元的劃分系統(tǒng)，明確了不同典型結構單元的根本差異，實現(xiàn)了孔隙結構單元的快速準確劃分，方便了研究工作者對孔隙結構單元的劃分以及形態(tài)特征評價。與現(xiàn)有單元劃分方法相比，本申請?zhí)岢隽硕康目紫秵卧獎澐窒到y(tǒng)，避免了現(xiàn)有人工劃分帶來的主觀性；同時本發(fā)明可實現(xiàn)批量化、快速化結果輸出，避免了現(xiàn)有劃分方法操作難度大、效率低等弊端。

技術領域

本發(fā)明涉及交通材料技術領域，具體為一種多孔介質連通孔隙結構單元的劃分系統(tǒng)。

背景技術

多孔介質材料的孔隙特性是直接影響材料滲流、吸附、傳熱和擴散等性能的關鍵參數(shù)，在多孔介質材料性能研究中，孔隙特性的評價一直是研究的重點。隨著X-ray CT技術、低場核磁成像技術以及CCD圖像處理技術等細觀孔隙探測方法的發(fā)展，使得三維孔隙可視化模型的提取成為研究多孔介質孔隙特征的通用方法，實現(xiàn)了多孔介質內部孔隙結構的無損探測，為孔隙分布特征和空間連通特性的研究提供了可靠技術手段。

目前多孔介質孔隙特征的評價多采用基于宏觀體積特征的孔隙度等指標，其忽略了多孔介質孔隙固有的復雜形態(tài)和空間網(wǎng)絡連通性。已有大量研究指出，多孔介質孔隙的空間形態(tài)是影響材料介質傳輸特性的重要因素，以多孔介質的滲流特性為例，只有具有連通性的孔隙才可供流體通過，同時孔隙斷面較小的喉管是滲流的瓶頸，單口空隙枝節(jié)只可儲水，不可滲流，而體積較大的倉體中通常難以滲流飽和。對于噪聲吸收、氣體吸附、傳熱等多孔介質性能研究，不同孔隙結構單元也表現(xiàn)出不同的性質。因此，如何準確、定量識別典型孔隙結構單元，是進行多孔介質性能研究的基礎。

然而現(xiàn)階段多孔介質孔隙結構單元的劃分停留在定性描述階段，劃分結果主觀性大，劃分標準不明確，劃分效率低。針對以上問題，本發(fā)明提出了一種多孔介質連通孔隙結構單元的劃分準則，實現(xiàn)了任意多孔介質連通孔隙典型結構單元的劃分和識別，為多孔介質形態(tài)特征的描述提供了可靠的孔隙單元識別工具。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是：針對現(xiàn)有技術中多孔介質空隙結構單元劃分不準確的問題，提出一種多孔介質連通孔隙結構單元的劃分系統(tǒng)。

本發(fā)明為了解決上述技術問題采取的技術方案是：

一種多孔介質連通孔隙結構單元的劃分系統(tǒng)，包括：孔隙斷層圖像獲取模塊、孔隙斷層分析模塊和單元劃分模塊；

所述孔隙斷層圖像獲取模塊用于獲取待劃分的多孔介質材料的孔隙斷層圖像；

所述孔隙斷層分析模塊用于獲取孔隙斷層圖像的孔隙輪廓坐標，并對孔隙輪廓進行編號，同時記錄孔隙的層序號和孔隙序號，直至得到所有孔隙斷層圖像的孔隙輪廓坐標、孔隙的層序號和孔隙序號；

所述單元劃分模塊用于根據(jù)孔隙斷層分析模塊的結果獲取所有連通的孔隙，然后提取連通孔隙各層孔隙斷層的輪廓坐標，得到孔隙斷層面積，并根據(jù)孔隙斷層面積判斷出倉體段和非倉體段，然后判斷出倉體段中的倉體和其他孔隙單元，最后判斷出非倉體段中的其他孔隙單元、錐形枝節(jié)、甬道型喉管和井型喉管。

進一步的，所述單元劃分模塊中根據(jù)孔隙斷層面積判斷出倉體段和非倉體段的具體步驟為：

連通孔隙中最大的孔隙面積記為S_max，以S_max/5為面積分界點對連通孔隙進行劃分，斷面面積大于等于S_max/5的孔隙段為倉體段，斷面面積小于S_max/5的孔隙段為非倉體段。

進一步的，所述判斷出倉體段中的倉體和其他孔隙單元的具體步驟為：

判斷倉體段的孔隙高度，若倉體段長度大于等于1mm，則該倉體段對應孔隙結構單元為倉體，若倉體段長度小于1mm，則該倉體段對應孔隙單元為其他孔隙單元。