(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111644767.4 (22)申请日 2021.12.2 9 (71)申请人 西安交通大 学 地址 710049 陕西省西安市碑林区咸宁西 路28号 (72)发明人 李军　黄明　李志刚　宋立明　 (74)专利代理 机构 西安智大知识产权代理事务 所 61215 代理人 段俊涛 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/28(2020.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种涡轮热力场云图的构建方法 (57)摘要 一种涡轮热力场云图的构建方法， 包括数据 清洗、 数据预处理、 组建德洛内三角网、 绘图节点 坐标生成、 德洛内三角插值、 灰度图像重建以及 二和/或三维热力场云图生成等环节， 数据清洗 是对涡轮热力场的密集数据进行抽稀得到稀疏 数据， 数据预处理是将稀疏数据进行排序； 组建 德洛内三角网是将排序的数据所包含的坐标放 入一张三角网中， 获得各个数据之间的相互位置 关系； 德洛内三角插值是计算落在每一个三角单 元内绘图节 点的热物理量， 获得包含 所有绘图节 点坐标和对应热物理量的矩阵三； 灰度图像重建 是获取涡轮叶片图片并将其重建为灰度图片矩 阵， 并和矩阵三做与运算， 删除错误插值的绘图 节点， 获得矩阵四； 根据矩阵四即可生成二和/或 三维热力场云图。 权利要求书3页 说明书10页 附图3页 CN 114266124 A 2022.04.01 CN 114266124 A 1.一种涡轮热力场云图的构建方法， 其特 征在于， 包括： 数据清洗： 对涡轮热力场的密集数据进行抽稀， 生成涡轮热力场的稀疏数据， 为一个 Nsparse行4列的矩阵一， Nsparse是抽稀之后的涡轮热力场数据个数， 每一行代表一个网格顶 点， 矩阵的前三列分别表示网格顶点的x坐标、 y坐标和z坐标， 第四列表示网格顶点的热物 理量； 数据预处理： 将所述稀疏数据进行排序， 生成涡轮热力场初步有序的数据， 记为矩阵 二； 组建德洛内三角网： 将所述初步有序的数据所包含的坐标放入一张三角网中， 获得各 个数据之间的相互位置关系； 生成绘图节点 坐标： 根据显示精度要求 生成绘图节点的坐标； 德洛内三角插值： 计算德洛内三角网中每一个三角单元的平面方程， 计算落在每一个 三角单元内绘图节点的热物理量， 获得一个包含所有绘图节点坐标和对应热物理量的矩阵 三； 灰度图像重建： 获取涡轮叶片图片并将其重建为灰度图片矩阵， 将所述灰度图片矩阵 和所述矩阵三做与运算， 删除错误插值的绘图节点， 获得一个包含所有正确绘图节点坐标 和对应热物理量的矩阵四； 根据所述矩阵四， 生成二维热力场云图和/或三维热力场云图； 其中二维热力场云图的 热物理量使用换热量均值与设计值之差； 三维热力场云图的热物理量包含两种， 热物理量 一为换热量均值， 热物理量 二为换热量偏差， 以热物理量 一为高度， 热物理量 二进行着色。 2.根据权利要求1所述涡轮热力场云图的构建方法， 其特征在于， 所述数据清洗， 使用 Douglas–Peucker轨 迹抽稀算法对涡轮热力场的密集数据进行抽稀， 实施过程如下： 1)在所有网格顶点中取出x坐标最大的网格顶点A与x坐标最小 的网格顶点B连接成一 条直线AB， 记 A的坐标为(xA,yA,zA)， 记B的坐标为(xB,yB,zB)， 则直线AB表示如下： 式中， x、 y、 z为空间上任意 一点的x坐标、 y坐标和z坐标； 2)计算所有网格顶点与直线AB的距离， 记 距离最大的网格顶点 为C； 3)比较网格顶点C到直线AB的距 离与预先给定的阈值Vshold的大小， 如果小于Vshold， 则将 直线AB替代 涡轮叶形曲线， 删去叶形曲线上 所有的网格顶点， 只保留A和B， 处 理完毕； 4)如果网格顶点C到直线AB的距离大于Vshold， 则删除直线AB， 连接A与C， B与C成直线AC 和BC； 5)分别将直线AC和BC替代步骤2)和步骤3)中的AB进行操作， 如果直线AC和BC均满足距 离本直线最远的网格顶点到本 直线的距离小 于Vshold则操作终止， 取出叶形曲线上未删除的 网格顶点及其对应的热物理作为涡轮热力场的稀疏数据； 如果仍然有直线 未满足距离本直 线最远的网格顶点到本直线的距离小 于Vshold则对本直线进行步骤4)和步骤 5)， 最终得到涡 轮热力场的稀疏 数据。 3.根据权利要求1所述涡轮热力场云图的构建方法， 其特征在于， 所述数据预处理， 使 用Quicksor t算法进行排序， 实施过程如下：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114266124 A 21)设置矩阵一的第一个网格顶点Pbaseline的x坐标为基准数； 2)遍历涡轮热力场的稀疏数据， 将涡轮热力场的稀疏数据中x坐标小于基准数的数据 依次移到Pbaseline的前面， 此时涡轮热力场的稀疏数据被Pbaseline分为两个矩阵， 记为Mleft和 Mright， Pbaseline放入Mleft； 3)分别对Mleft和Mright重复步骤1)～步骤2)， 直到新产生的Mleft和Mright只包含一个数 据； 4)将所有只包含一个数据的Mleft和Mright依次连接生成的矩阵二记为涡轮热力场初步 有序的数据。 4.根据权利要求1所述涡轮热力场云图的构建方法， 其特征在于， 所述德洛 内三角网的 组建过程如下： 1)以矩阵二的第一个网格顶点为初始基础点， 记为O， 计算矩阵二中所有网格顶点到初 始基础点的距离， 连接距离初始基础点最远的网格顶点， 记 为P， 连接点O和点P为基线， 记 为 OP， 待计算网格顶点与初始基础点的距离dsample的计算方法如下： 式中， (x0,y0,z0)为待计算网格顶点的坐标， (xbase,ybase,zbase)为初始基础点的坐标； 2)遍历矩阵二， 找出所有x坐标大于初始基础点的网格顶点， 计算这些网格顶点到直线 OP的距离， 找出距离直线OP最小的点， 作为 Q； 3)连接点O和点Q为直线OQ， 连接点P和点Q为直线PQ； 此 时三角形OPQ为一个德洛内三角 形， 再以直线OQ和直线PQ作为 新的基线； 4)重复步骤2)和步骤3)直到矩阵二中所有的网格顶点均包含于某一个德洛内三角形 中， 此时所有的德洛内三角形组成德洛内三角网， 所有网格顶点之间的位置关系即可 由其 所在的德洛内三角形表示。 5.根据权利要求1所述涡轮热力场云图的构建方法， 其特征在于， 所述绘图节点的坐标 生成过程如下： 遍历涡轮热力场初步有序的数据， 记所有网格顶点的x坐标最大值为xmax， x坐标最小值 为xmin， x最大值与x最小值之差为dx； 所有网格顶点的y坐标最大值为ymax， y坐标最小值为 ymin， y最大值与y最小值之差为dy； 将dx等分为Np份， 每份的长度为dx/Np； 将dy等分为Mp份， 每 份的长度为dy/Mp； 则生成包含Np×Mp个节点的Np行Mp列绘图节点矩阵， 每个 绘图节点坐标的 计算方法如下： 式中， i依次为从1到Np之间的Np个整数， j依次为从1到Mp之间的Mp个整数， (xpicture, ypicture)为第i行j列的绘图节点的坐标， 为了 压缩维度， 所有绘图节点的z坐标均取0 。 6.根据权利要求1所述涡轮热力场云图的构建方法， 其特征在于， 所述德洛内三角插 值， 对任意一个绘图顶点， 遍历一遍德洛内三角网并找出该绘图顶点在哪个德洛内三角形权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114266124 A 3