气液两相流气泡与液滴尺寸分布数字图像测量技术研究

发布时间：2021-04-21 19:51

　　气液两相流广泛存在和应用于能源、化工、石油、制冷、航空航天、环境保护、生命科学等许多领域。气泡和液滴作为气液两相流中的重要组成对象,决定了气液相接触面积以及相间传质和传热,进而直接影响工业反应的速率,因此气泡与液滴参数测量对于过程控制及气液两相流系统优化具有十分重要的意义。本文提出一种基于数字图像处理技术的气泡与液滴尺寸分布测量方法,并将其应用于鼓泡床气泡特性和燃油雾化液滴分布特性试验研究中,实验验证了数字图像处理技术的有效性。首先,介绍了稀疏气泡的图像滤波、图像增强、二值化、数字形态学等图像预处理方法,比较了不同图像滤波方法、图像增强方法、二值化方法的效果,最后确定了采用中值滤波、图像线性变换增强、大津法二值化、Canny算法边缘提取的技术路线,获得了气泡形状特征参数。针对气泡识别过程中密集气泡易发生重叠的问题,提出了基于曲率计算的凹点匹配与圆周拟合的重叠气泡分割与轮廓重构算法,得到气泡分割后的重构图像,减少了重叠气泡的测量误差。其次,搭建了鼓泡床气泡试验系统,开展了鼓泡床气泡尺寸分布特性研究,利用基于曲率计算的凹点匹配与圆周拟合的重叠气泡分割与轮廓重构算法分析了气泡的尺寸分布规律。... 

【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 两相流参数测量技术研究现状综述
        1.2.1 过程层析成像技术
        1.2.2 激光多普勒技术
        1.2.3 光纤技术
        1.2.4 数字图像处理技术
    1.3 数字图像处理技术在两相流参数测量中的应用
    1.4 论文研究的内容
第二章 气液两相流气泡与液滴数字图像测量技术
    2.1 数字图像的预处理
        2.1.1 图像滤波
        2.1.2 图像的减法运算
        2.1.3 图像增强
        2.1.4 图像的二值化
    2.2 数字图像的形态学处理
        2.2.1 边缘检测
        2.2.2 腐蚀膨胀
        2.2.3 孔洞填充
    2.3 重叠图像的分割
        2.3.1 基于分水岭的重叠图像分割方法
        2.3.2 基于形态学方法的重叠图像分割方法
        2.3.3 基于凹点匹配的重叠图像分割方法
    2.4 图像特征提取
        2.4.1 气泡的标记
        2.4.2 气泡参数的统计
    2.5 本章小结
第三章 气液鼓泡床中气泡参数的图像测量技术研究
    3.1 模拟鼓泡塔两相流参数测量系统
        3.1.1 流体控制系统
        3.1.2 摄像系统
        3.1.3 像素尺寸标定
    3.2 重叠气泡分割与轮廓重构算法
        3.2.1 气泡图像预处理与轮廓提取
        3.2.2 重叠气泡凹点搜寻与图像分割
        3.2.3 基于最小二乘圆周拟合法气泡轮廓重构
    3.3 气泡粒径分布及含气率测量
    3.4 本章小结
第四章 转杯式燃烧器雾化参数图像测量技术研究
    4.1 转杯式燃烧器试验装置
        4.1.1 燃烧器和控制系统
        4.1.2 雾化室和排气系统
        4.1.3 雾化特性图像测量系统
    4.2 实验工况的设定及雾化液滴尺寸分布测量
        4.2.1 实验工况的设定
        4.2.2 图像处理过程
    4.3 雾化特性参数的影响因素分析
        4.3.1 燃油量对雾化特性的影响
        4.3.2 一次风量对雾化特性的影响
        4.3.3 转杯转速对雾化特性的影响
    4.4 本章小结
第五章 数字图像法测量颗粒粒径分布应用软件设计
    5.1 图形界面设计工具MATLAB/GUI
        5.1.1 MATLAB/GUI介绍
        5.1.2 GUI设计原则与设计流程
    5.2 颗粒粒径分布应用软件的界面实现
    5.3 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
作者简介
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于形态学重建和GMM的球团颗粒图像分割[J]. 刘小燕,吴鑫,孙炜,毛传刚.  仪器仪表学报. 2019(03)
[2]凹点匹配算法在大米图像分割中的应用[J]. 林雪华,陈雁冰.  曲靖师范学院学报. 2018(03)
[3]基于双针光纤探头改进的破碎波卷入气泡尺寸测量方法研究[J]. 刘凤,刘志华,郑君杰,王洪涛,毛磊,李军.  水动力学研究与进展A辑. 2013(03)
[4]不同分布器对鼓泡塔气液两相流影响的CFD模拟[J]. 赵陆海波,廖波,王小泉,刘小浩,孙予罕.  现代化工. 2012(11)
[5]基于分水岭算法的气泡图像分割[J]. 邵建斌,陈刚.  西安理工大学学报. 2011(02)
[6]鼓泡床反应器中气泡尺寸和速率分布的实验研究[J]. 张丽娟,叶泽月,李涛,应卫勇,房鼎业.  华东理工大学学报(自然科学版). 2009(03)
[7]分水岭算法分割显微图像中重叠细胞[J]. 丛培盛,孙建忠.  中国图象图形学报. 2006(12)
[8]多相流体力学及其工程应用[J]. 林宗虎.  自然杂志. 2006(04)
[9]气液两相流图像中黏连气泡分割技术研究[J]. 蔡晋辉,张光新,周泽魁.  浙江大学学报(工学版). 2006(02)
[10]基于模糊熵的自适应图像多层次模糊增强算法[J]. 王保平,刘升虎,范九伦,谢维信.  电子学报. 2005(04)

博士论文
[1]基于数字图像处理技术的气液两相流型识别与演化规律研究[D]. 李洪伟.华北电力大学 2012
[2]水中气泡图像处理方法及运动特性研究[D]. 王红一.天津大学 2011
[3]电容层析成像技术在两相流参数检测中的应用研究[D]. 谢代梁.浙江大学 2005
[4]基于数字图像识别技术的气液两相流参数检测的研究[D]. 施丽莲.浙江大学 2004

硕士论文
[1]基于数字图像处理的水中微气泡参数的测量研究[D]. 秦晓慧.燕山大学 2012
[2]气液两相流中气泡特征参数三维测量方法研究[D]. 孟欣东.天津大学 2010
[3]基于改进快速分水岭算法的图像分割技术研究[D]. 徐曼.华中科技大学 2010
[4]油水两相流流型检测方法研究[D]. 韩连福.天津理工大学 2009



本文编号：3152383