【技术实现步骤摘要】
本申请涉及数值模拟参数确定，尤其涉及网衣数值模拟参数的确定。
技术介绍
1、近年来，深远海网箱养殖技术大力发展，网衣系统作为其关键部件，其水动力是养殖网箱网箱结构受力的主要来源，建立准确高效的网衣水动力研究方法对提高网箱养殖安全性以及降低养殖风险重要意义。
2、基于多孔介质模型模拟网衣对水流的阻碍作用是采用数值模拟手段计算网衣水动力的有效方法之一，但由于多孔介质模型模拟网衣与真实网衣有差别，密实度、粘性阻力系数和惯性等参数决定了以人工附加的流动阻力模拟现实中网衣的阻尼效应的准确性，若数值模拟参数取值不当，数值模拟结果势必产生较大的误差。简单有效的数值模拟参数确定方法对提高数值模拟结果可靠性以及简化数值模拟过程具有重要意义。
技术实现思路
1、本专利技术目的是为了解决现有基于多孔介质模型的网衣数值模拟参数确定方法准确度低并且复杂度高的问题，提供了基于多孔介质模型的网衣数值模拟参数确定方法和设备。
2、本专利技术是通过以下技术方案实现的，本专利技术一方面，提供一种基于多孔介质模型的网衣数值模拟参数确定方法，所述方法包括：
3、基于多孔介质模型的网衣水动力数值模拟确定密实度，具体包括：
4、获取网线有效线径、网目目脚长度和网结的结节直径；
5、若网片为方形无结网，利用公式(1)确定密实度，
6、
7、其中，sn为密实度，d为有效线径，λ为目脚长度；
8、若网片为菱形无结网，利用公式(2)确定密
9、
10、其中，sn为密实度，d为有效线径，l为目脚长度，e1和e2为悬挂比参数；
11、若网片为长方形网，利用公式(3)确定密实度，
12、
13、其中，sn为密实度，d为有效线径，l1和l2为长方形网目长边与短边对应的目脚长度；
14、若网片为钻石形网，利用公式(4)确定密实度，
15、
16、其中，sn为密实度，网目外沿长度l0、网目内沿长度li、网目外沿宽度w0、网目内沿宽度wi均为网目尺寸参数，cotanθ根据公式计算得出；
17、若网片为方形有结网，利用公式(5)确定密实度，
18、
19、其中，sn为密实度，d为网线有效线径，a为目脚长度，dk为结节直径，为网目张开角度，
20、利用图片法测量密实度，经对比分析确定可作为网衣水动力数值模拟中的密实度。
21、进一步地，所述利用图片法测量密实度，经对比分析确定可作为网衣水动力数值模拟中的密实度，具体包括：
22、采集将被测量网衣平铺于具有不同灰度级的颜色背景平面上的图片，将图片进行复制，获得两张相同的图片，两张图片大小一致，像素个数一致，像素坐标相对应；
23、将任意可视化颜色涂覆于其中一张图片中不需要计算的区域，获取新图；
24、将另一张图片与新图分别转化为包含有rgb彩色图像通道信息值的数组形式，将这两个数组中每个元素进行相减得到新的数组；
25、在新的数组中，位于两者图片相同区域的位置像素值为0，数值相异区域位置像素值不为0，将新的数组转换为单通道的灰度图，然后对灰度图进行阈值化处理，使得灰度图中计算区域与不需要计算的区域的像素值为相异的两个像素值；
26、将第一张图片进行阈值化处理为二进制图像，根据新的数组中待计算区域像素值的坐标位置，将此坐标系下由第一张图片转化而来的二进制图像中对应位置的像素点纳入计算范围；
27、待计算区域内，图中网衣对应的所有坐标的像素值个数与待计算区域内像素值的总个数的比值作为密实度sn；将此sn与使用公式计算出的密实度进行对比，若两者结果误差值在预设范围内，则将图片法测量的密实度结果作为网衣水动力数值模拟中的密实度参数。
28、进一步地，所述有效线径、目脚长度和结节直径的获取方法为：
29、采集网线直径、目脚长度、结节直径和网目的夹角的若干次测量结果，将所述测量结果取平均值作为有效线径、目脚长度和结节直径。
30、进一步地，所述方法还包括确定网衣多孔介质区域的惯性阻力系数与粘性阻力系数，具体包括：
31、将不同流速情况下网衣平面垂直于流速方向测得的阻力值作为原始数据，假设惯性阻力系数与粘性阻力系数的初始值；
32、采用nelder-mead等迭代算法进行迭代，获取与计算结果和试验结果有关的误差函数值取得最小值时的迭代结果作为惯性阻力系数和粘性阻力系数；
33、进一步地，所述迭代公式为：
34、
35、其中，dmeasure、lmeasure分别为迭代计算出的法向和切向阻力值，dn、dt分为法向和切向惯性阻力系数值，cn、ct分别为法向和切向粘性阻力系数值，u为某个试验工况下流经网衣的水流流速，μ为流体的动力粘度，d为多孔介质的区域厚度，a为多孔介质区域在受力方向上的面积，ρ为流经网衣的流体密度。
36、进一步地，所述误差公式包括：
37、最小二乘误差：
38、最小二乘归一化误差：
39、最小绝对误差：
40、最小绝对归一化误差：
41、其中，dmeasure、lmeasure分别为迭代计算出的法向和切向阻力值，d、l分别为实验测得法向和切向阻力值，m、n分别为实验测得切向和法向阻力值数据个数。
42、进一步地，所述方法还包括确定k-ε湍流模型中湍动能、湍流耗散率和时间步长，具体包括：
43、根据公式i＝0.16(red)-0.125计算出湍流强度i,red是基于水力直径的雷诺数；
44、根据公式计算出湍流长度尺度l，l为物体的特征长度，cμ＝0.09，为k-ε模型中的经验常数；
45、根据公式k＝1.5(ui)2计算湍动能k，u为水流的平均流速；
46、根据公式计算湍流耗散率ε；
47、根据公式计算时间步长，courant表示库朗数，在保证收敛的情况下，取值越低越好，δx为最小网格尺寸，u表示水流的平均流速。
48、第二方面，本专利技术提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，当所述处理器运行所述存储器存储的计算机程序时执行如上文所述的一种基于多孔介质模型的网衣数值模拟参数确定方法的步骤。
49、第三方面，本专利技术提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有多条计算机指令，所述多条计算机指令用于使计算机执行如上文所述的一种基于多孔介质模型的网衣数值模拟参数确定方法。
50、第四方面，本专利技术提供一种电子设备，包括：
51、至少一个处理器；以及，
52、与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
53、所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于多孔介质模型的网衣数值模拟参数确定方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于多孔介质模型的网衣数值模拟参数确定方法，其特征在于，所述利用图片法测量密实度，经对比分析确定可作为网衣水动力数值模拟中的密实度，具体包括：
3.根据权利要求1所述的一种基于多孔介质模型的网衣数值模拟参数确定方法，其特征在于，所述有效线径、目脚长度和结节直径的获取方法为：
4.根据权利要求1所述的一种基于多孔介质模型的网衣数值模拟参数确定方法，其特征在于，所述方法还包括确定网衣多孔介质区域的惯性阻力系数与粘性阻力系数，具体包括：
5.根据权利要求4所述的一种基于多孔介质模型的网衣数值模拟参数确定方法，其特征在于，所述迭代公式为：
6.根据权利要求5所述的一种基于多孔介质模型的网衣数值模拟参数确定方法，其特征在于，所述误差公式包括：
7.根据权利要求1所述的一种基于多孔介质模型的网衣数值模拟参数确定方法，其特征在于，所述方法还包括确定k-ε湍流模型中湍动能、湍流耗散率和时间步长，具体包括：
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有多条计算机指令，所述多条计算机指令用于使计算机执行权利要求1至7中任一项所述的方法。
10.一种电子设备，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于多孔介质模型的网衣数值模拟参数确定方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于多孔介质模型的网衣数值模拟参数确定方法，其特征在于，所述利用图片法测量密实度，经对比分析确定可作为网衣水动力数值模拟中的密实度，具体包括：
3.根据权利要求1所述的一种基于多孔介质模型的网衣数值模拟参数确定方法，其特征在于，所述有效线径、目脚长度和结节直径的获取方法为：
4.根据权利要求1所述的一种基于多孔介质模型的网衣数值模拟参数确定方法，其特征在于，所述方法还包括确定网衣多孔介质区域的惯性阻力系数与粘性阻力系数，具体包括：
5.根据权利要求4所述的一种基于多孔介质模型的网衣数值模拟参数确定方法，其特征在于，所述迭代公式为：...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙树政，杨鑫，杨武芳，高可天，徐浩然，蔡文杰，拜雪梅，
申请(专利权)人：烟台先进材料与绿色制造山东省实验室，
类型：发明
国别省市：
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