一种基于多介质传热拓扑约束的叠箱结构三维温度场重构方法及系统与流程

本发明涉及水工混凝土结构监测、传热建模和三维场重构，特别涉及一种基于多介质传热拓扑约束的叠箱结构三维温度场重构方法及系统。

背景技术：

1、叠箱结构是由两个或两个以上箱室相邻设置形成的混凝土箱型结构，可应用于渡槽、输水箱涵、桥梁箱梁及其他具有多腔体构造的水工或土木工程结构。以叠箱渡槽为例，上部箱室可用于输水，下部箱室可为空气流通腔或检修腔，混凝土实体、箱内液体、箱内气体以及外部环境共同构成多介质传热体系。

2、叠箱结构的顶板、底板、腹板、箱室交界部位和刚构节点具有不同的几何尺度、边界暴露条件和热惯性。太阳辐射、环境气温、风速、液体温度及结构内部热源共同作用时，结构内部温度呈现明显的时空非均匀性。温度梯度和内外表面温差会进一步影响温度应力、变形及裂缝风险，因此需要在有限测点条件下获得连续、可信的三维温度场。

3、现有温度场重构通常采用反距离加权、径向基函数、克里金插值或有限元计算结果修正等方法。普通空间插值主要根据测点与预测点之间的欧氏距离分配权重，当两个点在几何空间中距离较近但被箱壁、空腔或不同介质分隔时，仍可能被赋予较大权重，从而出现跨空腔、跨壁体或跨非连通介质的非物理温度传播。

4、现有技术通过对不同介质设置固定材料权重或固定边界温度进行修正，但固定权重难以表征传热路径长度、接触面积和界面热阻的共同影响；固定水温、气温或对流系数也不能反映实际环境随时间变化的边界条件。此外，若直接使用预设温差阈值强制修改重构结果，可能掩盖真实温度异常，且难以形成独立的重构精度验证。

5、需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、本申请的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本发明的实践而习得。

2、根据本申请的一个方面，提供一种基于多介质传热拓扑约束的叠箱结构三维温度场重构方法，包括：获取叠箱结构三维几何模型、结构温度测点与边界环境监测数据，固化多介质传热参数、测点布设规则、边界等效温度计算标准；依托传热拓扑约束、动态边界适配、独立校验标定原则，明确数据预处理、几何离散分区、传热拓扑构建、复合权重计算、参数标定校验的目标职能边界，设定有效热阻阈值、重构均方根误差双约束阈值，确定沿实际传热接触路径传播、校验测点独立的重构刚性规则；搭建数据预处理-几何分区-拓扑构建-温度求解-校验标定-结果输出六层闭环重构体系，制定最小热阻路径计算标准、介质分区标识规则、边界节点动态更新规范，抑制非物理跨区加权误差；按结构区域划分常规、加密两级重构精度标准，对箱室交界、刚构节点、介质交界面区域执行加密测点与精细化网格剖分，建立全流程参数可追溯、误差可量化、可信度可分级的管控体系；根据结构几何特征、测点分布及目标空间分辨率匹配网格离散尺度，采用统一最短路径算法求解最小热阻路径，聚合多源环境与结构监测数据协同计算；针对跨区非物理插值、复合权重偏差、参数标定失配三类异常，分级配置拓扑路径约束、离散热平衡残差校验、低可信度区域参数重标定的差异化消解机制，完整留存重构参数、校验误差、可信度标识全流程追溯字段。

3、本申请的另一个方面，一种基于多介质传热拓扑约束的叠箱结构三维温度场重构系统，用于执行可执行指令来执行实现上述的基于多介质传热拓扑约束的叠箱结构三维温度场重构方法。

4、根据本申请的再一个方面，一种电子设备，包括：第一处理器；以及存储器，用于存储所述第一处理器的可执行指令；其中，所述第一处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行实现上述的基于多介质传热拓扑约束的叠箱结构三维温度场重构方法。

5、根据本申请的又一个方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被第二处理器执行时实现上述的基于多介质传热拓扑约束的叠箱结构三维温度场重构方法。

6、本申请的有益技术效果在于：以传热拓扑图中的最小等效热阻路径替代单纯欧氏距离，使源节点影响沿结构中实际允许的传热路径传播，可降低跨空腔、跨壁体和跨非连通介质的错误加权。将路径长度、传热面积、介质导热系数、界面热阻和纵向位置共同纳入复合影响权重，能够适应叠箱结构多箱室、多介质和沿纵向延伸的几何特点，将环境气温、风速、太阳辐射、液体温度和箱内气体温度转化为动态边界节点，使多源环境监测数据直接参与温度场重构，避免固定边界温度难以反映现场变化的问题。

7、此外，本申请利用独立校验测点标定参数，并结合离散热平衡残差和数据完整率评价可信度，使重构精度评价与工程阈值判断相互独立，便于识别测点不足、边界异常和模型适用性下降的区域。适用于叠箱渡槽、叠层箱涵、具有上下箱室的桥梁箱型构件以及其他多腔混凝土结构，可按照采样周期动态更新三维温度场，为温度应力分析、裂缝风险评价、温控养护和运行监测提供数据基础。

8、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是例如，性和解释性的，并不能限制本公开。

1.一种基于多介质传热拓扑约束的叠箱结构三维温度场重构方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，依托传热拓扑约束、动态边界适配、独立校验标定原则，明确数据预处理、几何离散分区、传热拓扑构建、复合权重计算、参数标定校验的目标职能边界，设定有效热阻阈值、重构均方根误差双约束阈值，确定沿实际传热接触路径传播、校验测点独立的重构刚性规则，包括：

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，搭建数据预处理-几何分区-拓扑构建-温度求解-校验标定-结果输出六层闭环重构体系，制定最小热阻路径计算标准、介质分区标识规则、边界节点动态更新规范，抑制非物理跨区加权误差，包括：

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，按结构区域划分常规、加密两级重构精度标准，对箱室交界、刚构节点、介质交界面区域执行加密测点与精细化网格剖分，建立全流程参数可追溯、误差可量化、可信度可分级的管控体系，包括：

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，根据结构几何特征、测点分布及目标空间分辨率匹配网格离散尺度，采用统一最短路径算法求解最小热阻路径，聚合多源环境与结构监测数据协同计算，包括：

6.一种基于多介质传热拓扑约束的叠箱结构三维温度场重构系统，其特征在于，所述系统用于执行可执行指令来执行权利要求1～5中任意一项所述的基于多介质传热拓扑约束的叠箱结构三维温度场重构方法。

7.一种电子设备，其特征在于，包括：第一处理器；以及存储器，用于存储所述第一处理器的可执行指令；其中，所述第一处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行权利要求1～5中任意一项所述的基于多介质传热拓扑约束的叠箱结构三维温度场重构方法。

8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被第二处理器执行时实现权利要求1～5中任意一项所述的基于多介质传热拓扑约束的叠箱结构三维温度场重构方法。