CN115130340A - 基于分数布朗运动的管道建模方法 - Google Patents
基于分数布朗运动的管道建模方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115130340A CN115130340A CN202210668274.2A CN202210668274A CN115130340A CN 115130340 A CN115130340 A CN 115130340A CN 202210668274 A CN202210668274 A CN 202210668274A CN 115130340 A CN115130340 A CN 115130340A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fracture surface
- gaussian distribution
- coordinates
- preset
- pipeline
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 230000005653 Brownian motion process Effects 0.000 title claims abstract description 14
- 238000005537 brownian motion Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 102100037651 AP-2 complex subunit sigma Human genes 0.000 description 5
- 101000806914 Homo sapiens AP-2 complex subunit sigma Proteins 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
- G06F30/23—Design optimisation, verification or simulation using finite element methods [FEM] or finite difference methods [FDM]
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T17/00—Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects
- G06T17/20—Finite element generation, e.g. wire-frame surface description, tesselation
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2113/00—Details relating to the application field
- G06F2113/14—Pipes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A10/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE at coastal zones; at river basins
- Y02A10/40—Controlling or monitoring, e.g. of flood or hurricane; Forecasting, e.g. risk assessment or mapping
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Geometry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Graphics (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
本发明提供一种基于分数布朗运动的管道建模方法。所述方法包括如下步骤:设定初始断裂面参数,所述初始断裂面参数包括四个角点的初始坐标且z轴的值服从第一高斯分布步骤S2、对四个角点的初始坐标进行第一次线性插值,得到初始断裂面的四条边的中点坐标及中心点坐标,同时更新第一高斯分布;步骤S3、以步骤S2为基本递归过程,对初始断裂面再进行n‑1次线性插值,生成一个节点数为(2n+1)2、大小为2n×2n的目标断裂面,并更新第一高斯分布;步骤S4、根据赫斯特指数确定分形维数,并将所述分形维数和目标断裂面输入预设的建模算法中,生成三维的管道模型,能够有效的完成管道的建模,提升管道建模的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及管道分析技术领域,尤其涉及一种基于分数布朗运动的管道 建模方法。
背景技术
对管道的进行分析试验,是目前研究管道工程特性的主要方法之一,实 际操作时,因为管道实际情况复杂,直接采用原始管道进行试验的难度及成 本均很高,性价比较低,现有技术中已经有一些通过计算机建模得到管道粗 糙度模型的方法,但这些方法得到模型人工生成的痕迹较重,与真正的原始 管道在随机性上差别较大,因此,基于现有建模方法进行试验得到的结果, 往往不够准确。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于分数布朗运动的管道建模方法,能够有效 的完成管道的建模,提升管道建模的准确性。
为实现上述目的,本发明提一种基于分数布朗运动的管道建模方法,包括 如下步骤:
步骤S1、设定初始断裂面参数,所述初始断裂面参数包括断裂面的四角的 节点的坐标以及所述初始断裂面对应的Z轴需服从的第一高斯分布,所述第一 高斯分布为均值为零、方差为σ2的高斯分布M(0,σ2);
步骤S2、对断裂面的四角的节点的坐标进行第一次线性插值,得到初始断 裂面的四条边的中点坐标及中心点坐标,同时更新第一高斯分布为均值为零、 方差为的高斯分布其中根据预设的赫斯特指数和预设的更新公 式求的;
步骤S3、以步骤S2为基本递归过程,对初始断裂面再进行n-1次线性插值, 生成一个节点数为(2n+1)2、大小为2n×2n的目标断裂面,并更新第一高斯分布 为均值为零、方差为的高斯分布其中根据预设的赫斯特指数和 预设的更新公式求的,n为大于1的正整数;
步骤S4、根据赫斯特指数确定分形维数,并将所述分形维数和目标断裂面 输入预设的建模算法中,生成三维的管道模型。
可选地,所述预设的更新公式为:
其中H为赫斯特指数,取值范围为0-1。
可选地,根据赫斯特指数确定分形维数方法为D=3-H,其中D为分形维数, H为赫斯特指数。
可选地,所述管道建模在MATLAB软件中完成。
本发明的有益效果:本发明提供一种基于分数布朗运动的管道建模方法, 包括如下步骤:步骤S1、设定初始断裂面参数,所述初始断裂面参数包括断裂 面的四角的节点的坐标以及所述初始断裂面对应的Z轴需服从的第一高斯分布, 所述第一高斯分布为均值为零、方差为σ2的高斯分布M(0,σ2);步骤S2、对断 裂面的四角的节点的坐标进行第一次线性插值,得到初始断裂面的四条边的中 点坐标及中心点坐标,同时更新第一高斯分布为均值为零、方差为的高斯分 布其中根据预设的赫斯特指数和预设的更新公式求的;步骤S3、 以步骤S2为基本递归过程,对初始断裂面再进行n-1次线性插值,生成一个节 点数为(2n+1)2、大小为2n×2n的目标断裂面,并更新第一高斯分布为均值为 零、方差为的高斯分布n为大于1的正整数;步骤S4、根据赫斯特 指数确定分形维数,并将所述分形维数和目标断裂面输入预设的建模算法中, 生成三维的管道模型,能够有效的完成管道的建模,提升管道建模的准确性。
附图说明
为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容,请参阅以下有关本发明 的详细说明与附图,然而附图仅提供参考与说明用,并非用来对本发明加以限 制。
附图中,
图1为本发明的基于分数布朗运动的管道建模方法的步骤S1至步骤S3 的示意图;
图2为本发明的基于分数布朗运动的管道建模方法的步骤S4的示意图;
图3为本发明的基于分数布朗运动的管道建模方法的流程图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果,以下结合本发明的 优选实施例及其附图进行详细描述。
请参阅图1至图3,本发明提供一种基于分数布朗运动的管道建模方法, 包括如下步骤:
步骤S1、设定初始断裂面参数,所述初始断裂面参数包括断裂面的四角的 节点的坐标以及所述初始断裂面对应的Z坐标需服从的第一高斯分布,所述第 一高斯分布为均值为零、方差为σ2的高斯分布M(0,σ2)。
具体地,结合图1,在本发明的一些实施例中,所述步骤S1具体包括:假 设初始断裂面的构造面积由断裂面的四角的节点的坐标A0、B0、C0和D0确定, Z坐标的值服从N(0,σ2),N(0,σ2)表示均值为零、方差为σ2的高斯分布。
需要说明的是,所述初始断裂面参数设定于一预设的三维坐标系中,其中 断裂面的四角的节点的坐标通过X坐标和Y坐标表示,而Z坐标服从上述的第一 高斯分布。
步骤S2、对断裂面的四角的节点的坐标进行第一次线性插值,得到初始断 裂面的四条边的中点坐标及中心点坐标,同时更新第一高斯分布为均值为零、 方差为的高斯分布其中根据预设的赫斯特指数和预设的更新公 式求的。
步骤S3、以步骤S2为基本递归过程,对初始断裂面再进行n-1次线性插值, 生成一个节点数为(2n+1)2、大小为2n×2n的目标断裂面,并更新第一高斯分布 为均值为零、方差为的高斯分布其中根据预设的赫斯特指数和 预设的更新公式求的,n为大于1的正整数;
具体地,结合图1,在本发明的一些实施例中,所述步骤S2~步骤S3的处 理过程包括:
式中,H为赫斯特指数,取值范围为0-1。
也即,所述预设的更新公式为:
其中H为赫斯特指数,取值范围为0-1。
优选地,在本发明的一些实施例H等于0.1。
步骤S4、根据赫斯特指数确定分形维数,并将所述分形维数和目标断裂面 输入预设的建模算法中,生成三维的管道模型。
具体地,结合图2所示,分形维数D是描述断裂表面粗糙度的一个重要参 数可以用分形特征反映其复杂性和不规则性。一般来说,分形维数D越大,断 裂面越粗糙。以往的研究表明,分形维数D与赫斯特指数H可以写成方程式 D=3-H,用于构建三维图形
最终,在本发明的一些实施例中,可以首先通过MATLAB编程方法生成粗 糙表面的原始数据,然后使用参数化曲面工具基于有限元分析软件COMSOL 调用的fBm进行曲面放样,通过调整最大节点数和相对公差,减小了参数化坐 标与实际坐标之间的相对误差,提高参数化的精度。最后,模拟了长15m直径 1.2m的管道粗糙表面,赫斯特指数为0.1,分维D为2.9。
以上所述,对于本领域的普通技术人员来说,可以根据本发明的技术方 案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形,而所有这些改变和变形都应 属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (4)
1.一种基于分数布朗运动的管道建模方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤S1、设定初始断裂面参数,所述初始断裂面参数包括断裂面的四角的节点的坐标以及所述初始断裂面对应的Z轴需服从的第一高斯分布,所述第一高斯分布为均值为零、方差为σ2的高斯分布M(0,σ2);
步骤S3、以步骤S2为基本递归过程,对初始断裂面再进行n-1次线性插值,生成一个节点数为(2n+1)2、大小为2n×2n的目标断裂面,并更新第一高斯分布为均值为零、方差为的高斯分布其中根据预设的赫斯特指数和预设的更新公式求的,n为大于1的正整数;
步骤S4、根据赫斯特指数确定分形维数,并将所述分形维数和目标断裂面输入预设的建模算法中,生成三维的管道模型。
3.如权利要求1所述的基于分数布朗运动的管道建模方法,其特征在于,根据赫斯特指数确定分形维数方法为D=3-H,其中D为分形维数,H为赫斯特指数。
4.如权利要求1所述的基于分数布朗运动的管道建模方法,其特征在于,所述管道建模在MATLAB软件中完成。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210668274.2A CN115130340A (zh) | 2022-06-14 | 2022-06-14 | 基于分数布朗运动的管道建模方法 |
PCT/CN2022/130262 WO2023240907A1 (zh) | 2022-06-14 | 2022-11-07 | 基于分数布朗运动的管道建模方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210668274.2A CN115130340A (zh) | 2022-06-14 | 2022-06-14 | 基于分数布朗运动的管道建模方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN115130340A true CN115130340A (zh) | 2022-09-30 |
Family
ID=83378321
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202210668274.2A Pending CN115130340A (zh) | 2022-06-14 | 2022-06-14 | 基于分数布朗运动的管道建模方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN115130340A (zh) |
WO (1) | WO2023240907A1 (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023240907A1 (zh) * | 2022-06-14 | 2023-12-21 | 广东粤海水务投资有限公司 | 基于分数布朗运动的管道建模方法 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108629073B (zh) * | 2018-03-14 | 2019-05-03 | 山东科技大学 | 一种多模式的退化过程建模及剩余寿命预测方法 |
CN109147038B (zh) * | 2018-08-21 | 2023-02-07 | 北京工业大学 | 基于三维点云处理的管道三维建模方法 |
CN110717274B (zh) * | 2019-10-11 | 2024-05-10 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于分形布朗运动的噪声描述方法 |
CN113722841B (zh) * | 2020-05-25 | 2022-11-04 | 中国石油天然气股份有限公司 | 长输管道三维模型的建立方法及装置 |
CN115130340A (zh) * | 2022-06-14 | 2022-09-30 | 广东粤海水务投资有限公司 | 基于分数布朗运动的管道建模方法 |
-
2022
- 2022-06-14 CN CN202210668274.2A patent/CN115130340A/zh active Pending
- 2022-11-07 WO PCT/CN2022/130262 patent/WO2023240907A1/zh unknown
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023240907A1 (zh) * | 2022-06-14 | 2023-12-21 | 广东粤海水务投资有限公司 | 基于分数布朗运动的管道建模方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2023240907A1 (zh) | 2023-12-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Shephard et al. | Automatic three‐dimensional mesh generation by the finite octree technique | |
US11328107B2 (en) | Hybrid measurement and simulation based distortion compensation system for additive manufacturing processes | |
EP2869226A1 (en) | Updating a CAD model to reflect global or local shape changes | |
CN116245049B (zh) | 节点式非结构网格的边界修正方法、装置、设备及介质 | |
CN116310048B (zh) | 一种基于曲率细分计算光线跟踪与nurbs曲面交点的方法 | |
KR20150073859A (ko) | Cad 기반 초기 표면 기하형상 정정 | |
Azariadis et al. | Drawing curves onto a cloud of points for point-based modelling | |
CN115130340A (zh) | 基于分数布朗运动的管道建模方法 | |
CN109858143B (zh) | 圆弧墙上异型门窗模型生成方法 | |
CN108763668B (zh) | 基于细分技术与边界替换的齿轮模型区域参数化方法 | |
Shang et al. | Effective re-parameterization and GA based knot structure optimization for high quality T-spline surface fitting | |
CN115170734A (zh) | 一种基于截面切片的三维回转结构重构方法及系统 | |
Botkin | Shape design modelling using fully automatic three-dimensional mesh generation | |
Navangul | Stereolithography (STL) file modification by vertex translation algorithm (VTA) for precision layered manufacturing | |
Shih et al. | Geometry and mesh generation for high fidelity computational simulations using non-uniform rational B-splines | |
CN111292422A (zh) | 一种基于曲面法线改进网格生成质量的方法 | |
Krishnamurthy et al. | Accurate moment computation using the GPU | |
CN117763927B (zh) | 一种几何-网格孪生驱动的仿真模型自动更新方法 | |
CN112560358B (zh) | 一种基于径向基函数的dsmc计算结果降噪处理方法 | |
Zhu et al. | NURBS Modeling and Curve Interpolation Optimization of 3D Graphics | |
CN114117833B (zh) | 基于增材制造后处理的谢尔宾斯基曲线路径规划方法 | |
Elloumi et al. | Towards a Building Techniques of a BREP Model Starting From a Meshed Surface | |
LU501804B1 (en) | Fem method and computer storage medium | |
Wang et al. | Surface reconstruction of disordered point cloud based on adaptive learning neural network | |
Fischer et al. | Modeling in reverse engineering for injection molding analysis of 3D thin objects |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |