【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及堆肥过程检测，尤其涉及一种堆体的细观尺度流场检测方法、装置、设备及存储介质。
技术介绍
1、好氧堆肥的堆体通常被视为堆肥基质骨架和自由空域在不同尺度的空间交联排布的结果。
2、现有方法对堆体进行流场检测时，通常是通过现场检测或基于理想均质模型的宏观三维曝气模拟来实现，提供了堆体整体的气流、气压和气体浓度分布等现象学描述，而宏观尺度的检测误差较大，因此，通过现有方法对堆体进行流场检测时准确度较低。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种堆体的细观尺度流场检测方法、装置、设备及存储介质，用以解决现有技术中堆体细观尺度流场检测的准确度较低的缺陷，实现提高堆体流场检测的准确度。
2、本专利技术提供一种堆体的细观尺度流场检测方法，包括：
3、获取堆体样品的目标三维结构模型，所述堆体样品是基于样品取样器从目标堆肥中取出的，所述目标三维结构模型用于表征所述堆体样品的原始几何结构、喉道数分布、孔隙尺寸分布和喉道尺寸分布；
4、确定所述目标三维结构模型的第一代表性体积单元，所述第一代表性体积单元为所述目标三维结构模型中表征所述堆体样品的渗透性能的体积单元；
5、在所述目标三维结构模型中确定待检测模型，所述待检测模型的体积大于或等于所述第一代表性体积单元；
6、对所述待检测模型进行流场检测，所述流场检测包括以下至少一项：压强场分布检测、流速场分布检测、流线分布检测和绝对渗透率检测。
7、根据本专利技术提供的
8、将所述待检测模型输入仿真模型中，通过所述仿真模型进行流场检测；所述仿真模型中设置有下述条件：
9、所述待检测模型的孔隙结构无变形；
10、输入所述待检测模型的气体在流-固相界面无滑移；
11、所述待检测模型的渗流过程仅发生在孔隙中，且气体完全填充孔隙；
12、所述待检测模型的基质表面无气体溶解，所述待检测模型的基质表面无吸附及交换的物理、化学或生物过程；
13、所述气体为单相不可压缩的牛顿流体；
14、所述气体的气体流态为稳态层流，流场内压力和流速均不随时间变化，且满足达西定律；
15、以及，采用压力和压力耦合求解。
16、根据本专利技术提供的一种堆体的细观尺度流场检测方法，所述仿真模型的迭代收敛准则满足式(1)：
17、
18、其中，n为当前迭代次数，为速度向量，p1为压力场，δt为时间步长，c2为虚拟压缩系数。
19、根据本专利技术提供的一种堆体的细观尺度流场检测方法，所述待检测模型为六面体，所述流场检测包括绝对渗透率检测；
20、所述对所述待检测模型进行流场检测，包括：
21、采用绝对渗透率试验模拟的方法，将流体压入所述待检测模型，并在体素网格上通过有限体积法求解速度场和压力场的简化纳维叶-斯托克斯方程组，所述简化纳维叶-斯托克斯方程组为式(2)：
22、
23、其中，为散度算子，为梯度算子，为拉普拉斯算子，为流体的速度向量，p2为流体受到的压力，μair为流体的动力粘度；
24、对所述待检测模型的流体入口端进行流体流速积分，确定垂直于主渗流方向上的横截面体积通量，并通过式(3)计算所述待检测模型的绝对渗透率：
25、
26、其中，q1为垂直于主渗流方向上的横截面体积通量，l为待检测模型沿主渗流方向的长度，s为流体通过待检测模型的横截面积，δp为待检测模型流体入口端与流体出口端间的压差，k为绝对渗透率标量。
27、根据本专利技术提供的一种堆体的细观尺度流场检测方法，所述待检测模型为六面体，所述流场检测包括绝对渗透率检测；
28、所述对所述待检测模型进行流场检测，包括：
29、采用绝对渗透率张量的方法，通过如下的式(4)确定计算域内速度空间偏差张量：
30、
31、其中，为散度算子，为速度空间偏差张量，为拉普拉斯算子，为梯度算子，为压力空间偏差矢量，为3×3单位张量；
32、通过如下的式(5)确定计算域内速度空间偏差张量的平均值，将所述平均值确定为所述绝对渗透率张量，并通过式(6)表示为三维笛卡尔坐标系中沿x、y和z轴的分量：
33、
34、
35、其中，为绝对渗透率张量，ω为计算域，kij为在三维笛卡尔坐标系中沿x、y和z轴的分量。
36、根据本专利技术提供的一种堆体的细观尺度流场检测方法，所述待检测模型为六面体，所述流场检测包括绝对渗透率检测；
37、所述对所述待检测模型进行流场检测，包括：
38、采用绝对渗透率孔隙网络模型的方法，对所述待检测模型的两个相对的边界面施加压差，将流体压力和流速分布分散到所述待检测模型中的球孔和喉道内，使所述待检测模型内连接球孔的所有喉道内的流量矢量满足式(7)：
39、
40、其中，i表示球孔的编号为i，j为与球孔i相邻的所有球孔，qij为相邻球孔i与j之间的单位时间流量，ni为球孔i的配位数；
41、喉道内的流体流量与相连两球孔之间压降的线性关系满足式(8)：
42、
43、其中，pi为球孔i处的压力，pj为球孔j处的压力，rij为球孔i和球孔j之间的喉道半径，lij为球孔i和球孔j之间的喉道长度，μair为流体的动力粘度；
44、将所有喉道对应的式(7)和式(8)联立，得到式(9)，通过求解式(9)确定各所述喉道的流量和各所述球孔的压力：
45、g×p3＝q2 (9)
46、其中，g为n×n维的传导率对称矩阵，n为待检测模型中的球孔数，p3为大小为n的列向量，p3对应于各球孔内的压力，q2为大小为n的列向量，q2受所述两个相对的边界面的压力边界条件约束；
47、选取与主渗流方向相垂直的横截面，通过式(10)计算所有与所述横截面相交的球孔和喉道中的总流量q3：
48、
49、基于所述横截面相交的球孔和喉道中的总流量q3，通过达西定律确定所述待检测模型的绝对渗透率。
50、根据本专利技术提供的一种堆体的细观尺度流场检测方法，所述获取堆体样品的目标三维结构模型，包括：
51、获取所述堆体样品的原始三维结构模型；
52、确定所述原始三维结构模型的第二代表性体积单元，所述第二代表性体积单元为所述原始三维结构模型中表征所述堆体样品的原始几何结构、喉道数分布、孔隙尺寸分布和喉道尺寸分布的体积单元；
53、在所述原始三维结构模型中确定目标模型，所述目标模型的体积大于或等于所述第二代表性体积单元；
54、对所述目标模型进行孔隙网络模型化处理，得到所述目标三维结构模型。
<本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种堆体的细观尺度流场检测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的堆体的细观尺度流场检测方法，其特征在于，所述对所述待检测模型进行流场检测，包括：
3.根据权利要求2所述的堆体的细观尺度流场检测方法，其特征在于，所述仿真模型的迭代收敛准则满足式(1)：
4.根据权利要求1所述的堆体的细观尺度流场检测方法，其特征在于，所述待检测模型为六面体，所述流场检测包括绝对渗透率检测；
5.根据权利要求1所述的堆体的细观尺度流场检测方法，其特征在于，所述待检测模型为六面体，所述流场检测包括绝对渗透率检测；
6.根据权利要求1所述的堆体的细观尺度流场检测方法，其特征在于，所述待检测模型为六面体，所述流场检测包括绝对渗透率检测；
7.根据权利要求1-6任一项所述的堆体的细观尺度流场检测方法，其特征在于，所述获取堆体样品的目标三维结构模型，包括：
8.一种堆体的细观尺度流场检测装置，其特征在于，包括：
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述堆体的细观尺度流场检测方法。
...【技术特征摘要】
1.一种堆体的细观尺度流场检测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的堆体的细观尺度流场检测方法，其特征在于，所述对所述待检测模型进行流场检测，包括：
3.根据权利要求2所述的堆体的细观尺度流场检测方法，其特征在于，所述仿真模型的迭代收敛准则满足式(1)：
4.根据权利要求1所述的堆体的细观尺度流场检测方法，其特征在于，所述待检测模型为六面体，所述流场检测包括绝对渗透率检测；
5.根据权利要求1所述的堆体的细观尺度流场检测方法，其特征在于，所述待检测模型为六面体，所述流场检测包括绝对渗透率检测；
6.根据权利要求1所述的堆体的细观尺度流场检测方法，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩鲁佳，邱荣斌，仲伟正，王婕妤，黄光群，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。