[发明专利]一种多孔介质连通孔隙结构单元的划分系统

说明书

一种多孔介质连通孔隙结构单元的划分系统，涉及交通材料技术领域，针对现有技术中多孔介质空隙结构单元划分不准确的问题，包括：孔隙断层图像获取模块、孔隙断层分析模块和单元划分模块；本申请保证了孔隙结构单元识别的可靠性和唯一性，本申请提出了孔隙结构单元的划分系统，明确了不同典型结构单元的根本差异，实现了孔隙结构单元的快速准确划分，方便了研究工作者对孔隙结构单元的划分以及形态特征评价。与现有单元划分方法相比，本申请提出了定量的孔隙单元划分系统，避免了现有人工划分带来的主观性；同时本发明可实现批量化、快速化结果输出，避免了现有划分方法操作难度大、效率低等弊端。

技术领域

本发明涉及交通材料技术领域，具体为一种多孔介质连通孔隙结构单元的划分系统。

背景技术

多孔介质材料的孔隙特性是直接影响材料渗流、吸附、传热和扩散等性能的关键参数，在多孔介质材料性能研究中，孔隙特性的评价一直是研究的重点。随着X-ray CT技术、低场核磁成像技术以及CCD图像处理技术等细观孔隙探测方法的发展，使得三维孔隙可视化模型的提取成为研究多孔介质孔隙特征的通用方法，实现了多孔介质内部孔隙结构的无损探测，为孔隙分布特征和空间连通特性的研究提供了可靠技术手段。

目前多孔介质孔隙特征的评价多采用基于宏观体积特征的孔隙度等指标，其忽略了多孔介质孔隙固有的复杂形态和空间网络连通性。已有大量研究指出，多孔介质孔隙的空间形态是影响材料介质传输特性的重要因素，以多孔介质的渗流特性为例，只有具有连通性的孔隙才可供流体通过，同时孔隙断面较小的喉管是渗流的瓶颈，单口空隙枝节只可储水，不可渗流，而体积较大的仓体中通常难以渗流饱和。对于噪声吸收、气体吸附、传热等多孔介质性能研究，不同孔隙结构单元也表现出不同的性质。因此，如何准确、定量识别典型孔隙结构单元，是进行多孔介质性能研究的基础。

然而现阶段多孔介质孔隙结构单元的划分停留在定性描述阶段，划分结果主观性大，划分标准不明确，划分效率低。针对以上问题，本发明提出了一种多孔介质连通孔隙结构单元的划分准则，实现了任意多孔介质连通孔隙典型结构单元的划分和识别，为多孔介质形态特征的描述提供了可靠的孔隙单元识别工具。

发明内容

本发明的目的是：针对现有技术中多孔介质空隙结构单元划分不准确的问题，提出一种多孔介质连通孔隙结构单元的划分系统。

本发明为了解决上述技术问题采取的技术方案是：

一种多孔介质连通孔隙结构单元的划分系统，包括：孔隙断层图像获取模块、孔隙断层分析模块和单元划分模块；

所述孔隙断层图像获取模块用于获取待划分的多孔介质材料的孔隙断层图像；

所述孔隙断层分析模块用于获取孔隙断层图像的孔隙轮廓坐标，并对孔隙轮廓进行编号，同时记录孔隙的层序号和孔隙序号，直至得到所有孔隙断层图像的孔隙轮廓坐标、孔隙的层序号和孔隙序号；

所述单元划分模块用于根据孔隙断层分析模块的结果获取所有连通的孔隙，然后提取连通孔隙各层孔隙断层的轮廓坐标，得到孔隙断层面积，并根据孔隙断层面积判断出仓体段和非仓体段，然后判断出仓体段中的仓体和其他孔隙单元，最后判断出非仓体段中的其他孔隙单元、锥形枝节、甬道型喉管和井型喉管。

进一步的，所述单元划分模块中根据孔隙断层面积判断出仓体段和非仓体段的具体步骤为：

连通孔隙中最大的孔隙面积记为S_max，以S_max/5为面积分界点对连通孔隙进行划分，断面面积大于等于S_max/5的孔隙段为仓体段，断面面积小于S_max/5的孔隙段为非仓体段。

进一步的，所述判断出仓体段中的仓体和其他孔隙单元的具体步骤为：

判断仓体段的孔隙高度，若仓体段长度大于等于1mm，则该仓体段对应孔隙结构单元为仓体，若仓体段长度小于1mm，则该仓体段对应孔隙单元为其他孔隙单元。