[发明专利]一种二维不同表面粗糙度的随机孔隙生成方法

摘要

本发明公开了一种二维不同表面粗糙度的随机孔隙生成方法，根据需要模拟的孔隙度和孔隙结构参数，利用规则椭圆生成初始孔隙，通过椭圆的长轴和纵横比控制初始孔隙的几何形状与尺寸，之后添加一个服从某一概率分布函数的自由项，使得初始光滑表面变得粗糙，生成初始粗糙表面孔隙；若计算的目前模型总孔隙度则直接输出粗糙孔隙表面的二维模型；若采用与生成初始粗糙表面孔隙的相同方法，生成新的粗糙表面孔隙，之后将其与初始孔隙进行相交判断，在保证孔隙不相交的基础上，通过累加计算直至输出随机粗糙孔隙表面的二维模型。

主权项

1.一种二维不同表面粗糙度的随机孔隙生成方法，其特征在于，根据需要模拟的孔隙度和孔隙结构参数，利用规则椭圆生成初始孔隙，通过椭圆的长轴和纵横比控制初始孔隙的几何形状与尺寸，之后添加一个服从某一概率密度函数分布的自由项，使得初始光滑表面变得粗糙，生成初始粗糙表面孔隙；若计算的目前模型总孔隙度则直接输出粗糙孔隙表面的二维模型；若采用与生成初始粗糙表面孔隙的相同方法，生成新的粗糙表面孔隙，之后将其与初始孔隙进行相交判断，在保证孔隙不相交的基础上，通过累加计算直至输出粗糙孔隙表面的二维模型；具体步骤包括：(1)综合考虑模型计算量和收敛性问题，将真实岩心和孔隙按照适当比例进行放大，在二维平面坐标下，坐标范围Range＝[xmin,xmax]×[ymin,ymax]；确定二维平面坐标模拟区域(L，W)，其中L为Y方向长度，W为X方向长度，并在此区域内生成孔隙；其中，xmin与xmax分别为最小与最大横坐标，ymin与ymax分别为最小与最大纵坐标；(2)根据需要模拟的孔隙度和孔隙结构，输入相应参数，包括孔隙尺寸Ra、孔隙纵横比AR、孔隙度粗糙指数η，四者对应的分别是椭圆的长轴、纵横比、椭圆总面积与模拟区域面积之比、表面粗糙程度；(3)生成初始孔隙：利用计算机真随机数生成方式，在模拟区域内随机产生椭圆中心点坐标和角度，并根据孔隙纵横比和孔隙尺寸，结合椭圆方程生成初始椭圆坐标；在初始椭圆坐标的基础上加入一个服从某一概率分布函数的自由项，使光滑表面变得粗糙，形成初始粗糙表面孔隙坐标(x_i,j,y_i,j)；判断目前模型总孔隙度则根据给定变量随机生成新椭圆，并通过添加自由项形成粗糙表面孔隙坐标(m_i,n_i)，并进入步骤(4)；否则，输出粗糙表面孔隙模型，结束循环；其中，i和j均为1到N的整数，N为大于1的整数，表示用N个点描述孔隙坐标；(4)相交判断：判断新孔隙与初始孔隙是否相交，利用新孔隙相邻两点之间的连线(mi+1,mi),(ni+1,ni)与初始孔隙相邻两点之间的连线(xi+1,j‑1,xi,j‑1),(yi+1,j‑1,yi,j‑1)，进行两两线段相交判断，并利用嵌套循环，对所有线段进行判断，若有某一组线段相交，则跳出循环，并重复步骤(3)中的生成新椭圆步骤；若均不相交，则在模型区域中绘制新孔隙，并令其坐标xi,j＝mi，yi,j＝ni；(5)利用三角形剖分方法计算新孔隙面积area_j和周长，并累加计算新孔隙的总孔隙度及总孔隙周长C_current，其中(6)重复步骤(4)和(5)，直到总孔隙度达到输入需要的孔隙度，停止循环，即输出粗糙孔隙表面的二维模型。