本申請涉及水動力學實驗，尤其是一種基于3d打印技術的室內(nèi)管道構筑物模型快速建模方法、系統(tǒng)及介質(zhì)。

背景技術：

1、水動力學實驗是液體動力學研究工作的一個組成部分。用儀器和其他實驗設備測定表征水或其他液體流動及其同固體邊界相互作用的各種物理參量，并對測定結果進行分析和數(shù)據(jù)處理，以研究各種參量之間的關系。進行原型實驗，難于分別控制各種參量，而且費用高，有時甚至不可能進行，如一個水利工程或水中航行器在建成前就沒有實驗對象。后來，水動力學實驗大都是在專門設計的實驗室或?qū)嶒瀳鰞?nèi)用模型進行，這就是所謂模型實驗。實驗模型一般比原型小，也有與原型相等或比原型大的。水動力學模型實驗是要研究流體某一流動特性參量同邊界形狀參量、流體特性參量、作用力參量之間的函數(shù)關系。

2、入河雨水管道是雨水輸送的關鍵環(huán)節(jié)，其排水能力對內(nèi)澇防控至關重要。城市暴雨可同時引起上游來流量劇增和下游河道水位快速上升，從而形成水力頂托導致入河雨水管道內(nèi)氣體聚集成團。在城市雨水管道領域，目前國內(nèi)外工作主要側(cè)重研究管道內(nèi)的淤積過程、雨水蓖堵塞的水力影響規(guī)律、排水能力評估方法以及管道優(yōu)化改擴建技術等。目前有關雨水管道內(nèi)沉積物對過流能力影響的研究主要圍繞雨水管道內(nèi)沉積物累積厚度、沉積物表面粗糙厚度、管道坡度等因素對雨水管道過流能力的影響展開相關研究。

技術實現(xiàn)思路

1、本申請實施例的目的在于提供一種基于3d打印技術的室內(nèi)管道構筑物模型快速建模方法、系統(tǒng)及介質(zhì)，可以便捷、迅速的根據(jù)模型試驗尺寸參數(shù)建立可供3d打印機識別的數(shù)字模型，確保制作的管狀構筑物物理模型與原型具有較高的相似度。

2、為實現(xiàn)上述目的，本申請?zhí)峁┤缦录夹g方案：

3、第一方面，本申請實施例提供一種基于3d打印技術的室內(nèi)管道構筑物模型快速建模方法，包括如下步驟：

4、s1.采集室內(nèi)管道構筑物物理模型的內(nèi)部結構尺寸數(shù)據(jù)并進行異常值剔除；

5、s2.選定模型制作范圍；

6、s3.分三部分進行室內(nèi)管道構筑物模型的制作，分別是調(diào)節(jié)水箱的制作、管道模型的制作和水槽模型的制作；

7、s4.調(diào)節(jié)水箱的制作分為確定模型尺寸和參數(shù)數(shù)據(jù)；模型邊界控制點數(shù)據(jù)的整合；模型stl文件的生成；模型材料的選?。荒Ｐ颓懈?；

8、s5.管道模型的制作分為確定管徑、長度、坡度數(shù)據(jù)；管道沉積物參數(shù)及分布部位確定；模型stl文件的生成；模型材料選??；模型切割；

9、s6.水槽模型的制作分為確定模型尺寸；模型邊界控制點數(shù)據(jù)的整合；模型stl文件的生成；模型材料選?。荒Ｐ颓懈?；

10、s7.調(diào)節(jié)水箱、管道和水槽三個部分的物理模型制作完畢之后，進行整個模型塊的輸出以及打印制作。

11、所述步驟s1具體為：

12、選定管狀構筑物整體的坡度值；

13、確定調(diào)節(jié)水箱能夠達到的實驗水位l1和水槽內(nèi)水位l2；

14、室內(nèi)管狀構筑物進行物理模型實驗過程中，需保證l1>l2，因此需要剔除不滿足h1水位下的調(diào)節(jié)水箱高度h1和水槽高度h2，即：

15、h1-l1≥0且h2-l2≥0數(shù)據(jù)保留

16、h1-l1<0且h2-l2<0數(shù)據(jù)保留。

17、所述步驟s3中：

18、調(diào)節(jié)水箱作為管道模型來水的上游邊界部分，水槽模型為管道部分的下游納水部分。

19、所述步驟s4進一步為：

20、所述調(diào)節(jié)水箱水深不小于3cm，模型比例為1:200，在調(diào)節(jié)水箱的一側(cè)邊壁預留設計一個圓形出水口，以便和后續(xù)的管道模型部分進行拼接，將上述調(diào)節(jié)水箱的尺寸和形狀參數(shù)生成模型的stl文件，對建立的stl文件按照調(diào)節(jié)水箱模型的平面尺度進行等長等寬的分割，分割完成后生成多個調(diào)節(jié)水箱模型塊體的stl文件，分割后的stl文件傳輸至3d打印機進行打印。

21、所述步驟s5具體為：

22、首先，確定管道模型的外徑r1、內(nèi)徑r2、長度l和坡度p尺寸數(shù)據(jù)，模型比例為1:200，將調(diào)節(jié)水箱的制作范圍邊界的每一個控制性節(jié)點的二維坐標分別添加上模型底部高程d與水箱平頂高程m，并將生成的三維點添加到替換后的高程數(shù)據(jù)中，形成整合后的調(diào)節(jié)水箱高程數(shù)據(jù)；其次，在管道模型內(nèi)部，根據(jù)管道水動力學試驗的需求，在管道內(nèi)設置類似淤積體的概化模型，根據(jù)淤積體的尺寸，概化成半徑為r的球體嵌在管道內(nèi)壁，球形淤積物概化模型的相鄰間距根據(jù)模型的試驗方案進行設定。

23、所述步驟s6具體為：

24、所述水槽模型水深不小于3cm，模型比例為1:200，在水槽模型的一側(cè)邊壁預留設計一個圓形出水口，以便和管道模型進行拼接，將水槽模型的尺寸和形狀參數(shù)生成模型的stl文件，對建立的stl文件按照調(diào)節(jié)水箱模型的平面尺度進行等長等寬的分割，分割完成后生成多個調(diào)節(jié)水箱模型塊體的stl文件，分割后的stl文件傳輸至3d打印機進行打印。

25、第二方面，本申請實施例提供一種基于3d打印技術的室內(nèi)管道構筑物模型快速建模系統(tǒng)，包括，

26、采集模塊，用以采集室內(nèi)管道構筑物物理模型的內(nèi)部結構尺寸數(shù)據(jù)并進行異常值剔除；

27、模型制作模塊，用以選定模型制作范圍；分三部分進行室內(nèi)管道構筑物模型的制作，分別是調(diào)節(jié)水箱的制作、管道模型的制作和水槽模型的制作；調(diào)節(jié)水箱的制作分為確定模型尺寸和參數(shù)數(shù)據(jù)；模型邊界控制點數(shù)據(jù)的整合；模型stl文件的生成；模型材料的選??；模型切割；管道模型的制作分為確定管徑、長度、坡度數(shù)據(jù)；管道沉積物參數(shù)及分布部位確定；模型stl文件的生成；模型材料選??；模型切割；水槽模型的制作分為確定模型尺寸；模型邊界控制點數(shù)據(jù)的整合；模型stl文件的生成；模型材料選?。荒Ｐ颓懈?；

28、輸出打印模塊，調(diào)節(jié)水箱、管道和水槽三個部分的物理模型制作完畢之后，進行整個模型塊的輸出以及打印制作。

29、第三方面，本申請實施例提供一種計算機可讀存儲介質(zhì)，所述計算機可讀存儲介質(zhì)存儲有程序代碼，所述程序代碼被處理器執(zhí)行時，實現(xiàn)如上所述的基于3d打印技術的室內(nèi)管道構筑物模型快速建模方法的步驟。

30、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：

31、本申請可以便捷、迅速的根據(jù)模型試驗尺寸參數(shù)建立可供3d打印機識別的數(shù)字模型，確保制作的管狀構筑物物理模型與原型具有較高的相似度。

技術特征：

1.一種基于3d打印技術的室內(nèi)管道構筑物模型快速建模方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.如權利要求1所述的一種基于3d打印技術的室內(nèi)管道構筑物模型快速建模方法，其特征在于，所述步驟s1具體為：

3.如權利要求1所述的一種基于3d打印技術的室內(nèi)管道構筑物模型快速建模方法，其特征在于，所述步驟s3中：

4.如權利要求1所述的一種基于3d打印技術的室內(nèi)管道構筑物模型快速建模方法，其特征在于，所述步驟s4進一步為：

5.如權利要求1所述的一種基于3d打印技術的室內(nèi)管道構筑物模型快速建模方法，其特征在于，所述步驟s5具體為：

6.如權利要求1所述的一種基于3d打印技術的室內(nèi)管道構筑物模型快速建模方法，其特征在于，所述步驟s6具體為：

7.一種基于3d打印技術的室內(nèi)管道構筑物模型快速建模系統(tǒng)，其特征在于，包括，

8.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其特征在于，所述計算機可讀存儲介質(zhì)存儲有程序代碼，所述程序代碼被處理器執(zhí)行時，實現(xiàn)如權利要求1至6任一項所述的基于3d打印技術的室內(nèi)管道構筑物模型快速建模方法的步驟。

技術總結
本申請涉及一種基于3D打印技術的室內(nèi)管道構筑物模型快速建模方法、系統(tǒng)及介質(zhì)，方法包括，采集室內(nèi)管道構筑物物理模型的內(nèi)部結構尺寸數(shù)據(jù)并進行異常值剔除；選定模型制作范圍；分三部分進行室內(nèi)管道構筑物模型的制作；調(diào)節(jié)水箱、管道和水槽三個部分的物理模型制作完畢之后，進行整個模型塊的輸出以及打印制作。本申請可以迅速為任何復雜的管道構筑物及其內(nèi)部沉積物的構型建立提供3D打印識別的數(shù)字模型，可以確保管道構筑物物理模型與原型具有較高的相似度。

技術研發(fā)人員：呂超楠,李昶,周曼,袁晶,任實,陳芳,高宇,李思璇,楊成剛,肖揚帆,陳柯兵,時玉龍,王奕博,郭率,齊家露
受保護的技術使用者：中國長江三峽集團有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/9