(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 202111327959.2 (22)申请日 2021.11.10 (71)申请人 临海伟星新型建材有限公司 地址 317000 浙江省台州市临海市大洋街 道前江南路6号 (72)发明人 褚展鹏　刘跃明　霍福磊　陈江慧　 金崇阳　 (74)专利代理 机构 杭州浙科专利事务所(普通 合伙) 33213 代理人 汤明 (51)Int.Cl. G06F 30/28(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 113/08(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种基于梯度分布算法的最优传感器布置 方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于梯度分布算法的最 优传感器布置方法， 包括如下步骤： 1)归纳管道 参数： 2)管内介质参数计算： 3)根据运行工况生 成边界条件： 4)建立数值模型统一求解整个管路 系统的速度场和压力场的分布； 5)求解步骤1)至 4)所建立的两个统一方程； 6)根据步骤5)得到的 结果计算对应不同管段位置的不同压力/速度梯 度分布； 7)将步骤6)得到的结果代入梯度分布算 法； 本发明方法通过结合管道流动数值模型和梯 度分布算法， 计算出不同情况下合理的传感器排 布， 是一种在智慧管道实际实施中方便快捷且行 之有效的方法， 具有重要的工程 意义。 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 CN 114139469 A 2022.03.04 CN 114139469 A 1.一种基于梯度分布算法的最优传感器布置方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 1)归纳管道参数： 包括材料参数和几何参数两个部分， 几何参数包括管道通流截面积 A、 湿周长Z、 平均水力直径dh； 材料参数包括管 材内壁的表面摩擦系数 e； 其中平均水力直径dh的计算公式如下： 2)管内介质参数计算： 针对不同介质流体 计算在管道内的达西摩擦系数fD和雷诺数Re； 2.1)如果管道内的流体为牛 顿流体： 计算公式如下： 其中ρ 为流体的密度， μ为粘性系数， Re为 流体流动的雷诺数， u为截面速度； 2.2)如果管道内的流体为非牛 顿流体： 计算公式如下： 其中ρ 为流体的密度， m为流体稠性系数， n为流动特征系数， ReMR为非牛顿流体下的雷 诺数修正参数； 3)根据运行工况生成边界条件： 对于求解一个复杂的管路系统的速度场和压力场， 边 界条件选取为入口 的速度或压力， 出口 的速度或压力； 4)根据步骤1) ‑2)得到的几何模型、 流动模型和边界条件： 建立数值模型统一求解整个 管路系统的速度场和压力场的分布， 统一方程由连续性方程和动量守恒方程组成， 如下所 示： 其中fD为步骤2)所得达西摩擦系数， A为步骤1)所得截面面积， F为步骤3)所得的体积 力， 代表拉普拉斯 算子， t代表时间； 5)求解步骤1)至4)所建立的两个统一方程， 得到管路内流体流动的速度场或压力场分 布的模拟结果； 6)根据步骤5)得到的结果计算对应不同管段位置的不同压力/速度梯度分布； 整个管 道系统被划分为长度为L1， L2， L3……Li的i个不同管段， 每个管段对应的速度/压力梯度为权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114139469 A 2T1， T2， T3……Ti； 7)： 将步骤6)得到的结果代入梯度分布算法， 假定整个系统的计划传感器数目总量为 K， 得到对应管 段Li应该布置的传感器 个数G(Ti)为： 其中s代表权重系数， 指的是长度量纲对整体算法的影响程度。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114139469 A 3