1.基于主成分分析的多孔材料传输性能综合评价方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:步骤一、采用CT获取多孔材料数字图像;
步骤二、利用分水岭算法对获得图像进行分割处理,实现多孔材料孔隙提取;
步骤三、基于图像识别结果计算多孔材料的孔隙结构参数;
步骤四、利用孔隙网络模型法计算多孔材料的传输特性参数;
步骤五、基于主成分分析法建立多孔材料传输特性的综合评价模型。
2.根据权利要求1所述的基于主成分分析的多孔材料传输性能综合评价方法,其特征在于:步骤一中采用电子计算机断层扫描设备获取多孔材料三维结构的连续层面全景序列图片作为CT多孔材料数字图像。
3.根据权利要求1所述的基于主成分分析的多孔材料传输性能综合评价方法,其特征在于:步骤二中,利用分水岭算法对获得的图像进行分割处理依次为对获取的序列图像建立堆栈,其次进行灰度转换和形态学滤波操作,然后进行阈值分割,最后输出二值图像;其中输出的二值图像为 其中,n为分割阈值,f(x,y,z)为原始图像堆栈在(x,y,z)处像素点的灰度值,g(x,y,z)为图像堆栈二值化后在(x,y,z)处像素点的灰度值,1和0为多孔材料数字图像堆栈中像素点分类的标号,1代表基质,0代表孔隙。
4.根据权利要求3所述的基于主成分分析的多孔材料传输性能综合评价方法,其特征在于:步骤三中,所述多孔材料的孔隙结构参数包括孔隙率、平均孔径,迂曲度、以及分形维数;
孔隙率P的表达式为 其中,ΣV1为多孔材料数字图像堆栈中基质的体积之和,∑V0为多孔材料数字图像堆栈中孔隙的体积之和;
平均孔径D的表达式为 其中,V为总孔体积,S为总孔内标面积;
迂曲度t的表达式为 其中,Lt为弯曲直线的长度,L0为孔隙直线长度。
5.根据权利要求4所述的基于主成分分析的多孔材料传输性能综合评价方法,其特征在于:步骤三中,采用盒计数法来计算多孔材料的分形维数Df,基本过程包括:将多孔材料数字图像堆栈划分为具有r大小的盒子,计算包含图像堆栈的所有盒子数目,记为N(r);然后改变盒子尺寸r大小,并重复相同的步骤得到不同的N(r)。当r→0时,得到分形维数:
6.根据权利要求1所述的基于主成分分析的多孔材料传输性能综合评价方法,其特征在于:步骤四中,所述多孔材料的传输特性参数包括渗透率、扩散率、电导率;
渗透率K的表达式为 其中,Q为通过多孔介质的整体流速;S为流体经过的试样截面;μ为流动流体的动态粘度;ΔP为试样周围的压差;L为试样在流向上的长度;
电导率σ的表达式为 其中, 是电流密度;σ是材料的电导率; 是电势。
7.根据权利要求6所述的基于主成分分析的多孔材料传输性能综合评价方法,其特征在于:步骤四中,所述多孔材料的扩散率为菲克第一定律计算扩散率,其公式为其中, 为溶质质量通量;D为溶质在溶剂中的扩散系数; 为溶质在溶剂中的浓度。
8.根据权利要求1所述的基于主成分分析的多孔材料传输性能综合评价方法,其特征在于:步骤五中,基于主成分分析法建立多孔材料传输特性的综合评价模型的过程如下:步骤a、将指标数据进行标准化,计算公式为
其中, 为标准化处理后的数据,xij为原始数
据, 为第i个指标的平均值,Sj为数据标准差,n评价对象个数,m指标变量个数;
步骤b、建立变量之间的相关系数矩阵,计算公式为R=(rij)m×m;其中,rii=1,rij=rji,rij为第i个指标与第j个指标的相关系数;
步骤c、计算相关系数矩阵R的特征值λj和特征向量Zj,计算公式为步骤d、建立多孔材料传输性能综合评价模型F其表达式为其中,yj是第j个主成分。