基于锥束光的湍流火焰温度场重建

发布时间：2020-03-30 12:49

【摘要】：近年来,全球工业领域发展十分迅速,在技术更迭日新月异、能源消耗量逐年攀升的今天,各类能源的合理、充分利用显得尤为重要。而我国是煤炭能源消耗大国,这一情况还将在未来很长一段时间保持不变,如何让煤粉燃烧充分,从而使得能源利用率提高,污染排放物减少,成为中外能源领域的机构和学者热衷研究的课题之一。而煤粉的充分燃烧与火焰燃烧的有效监测和有效控制是分不开的。在这样的情况之下,火焰燃烧信息的准确获取成为解决燃烧充分问题的一大关键。本文提出了一种基于锥束投影的湍流火焰场定位映射方法。通过极坐标变换将某一角度下的湍流火焰图像逆向映射定位到火焰场中的若干相关辐射贡献点。从而解决了传统平行光方法在火焰场反演计算中的不精确问题。本文提出了一种基于径向反演的三维火焰重构方法,该方法通过滤波的方法获取不同波长下的火焰图像,再根据像素与黑体炉标定的拟合关系计算出火焰场范围的径向的温度,再通过八个不同方向的测定数据对火焰温度场进行径向反演温度场重建,并对每一个等高面上的温度重建数据进行组合运算,最后得到精确的重建火焰温度场。在论文的最后部分,介绍了使用热电偶测温法进行火焰场测温以便验证湍流火焰场三维温度重建结果的可靠性,结果表明本文所提出的基于锥束投影的火焰温度场能够精确地完成温度场的重建工作。
【图文】：

透视图,透视图,模型,刚体

第２章锥束投影与温度场反演定位方法逡逑２．１锥束透视投影理论逡逑摄像机可以将三维世界投影到二维平面上，如图２－１所示的锥束投影模型透逡逑视图能够清楚地描述这一过程中的基本细节。逡逑——横宽＿逡逑Ｊ逦．邋，／逦）邋＼逡逑；／逡逑远数面距离逡逑相机焦点逡逑图２－１锥束投影模型透视图逡逑如图２－１所示，大多数成像过程并不是平行光成像模型，而是由焦点展开逡逑的锥束模型，虽然现代相机内置的图像处理系统能将锥束投影甚至鱼眼投影形逡逑成的图像近似地修复成类似平行光成像的效果。但是这只是对于刚体而言的，逡逑所谓刚体，一般而言可以理解为固体，即相机中普遍的图像处理系统对刚体的逡逑内部信息是不感兴趣的，只对刚体的外部信息做描述。而湍流火焰是一种流逡逑体，我们对火焰内部的温度信息感兴趣，所以在火焰温度场三维重建中使用基逡逑于平行光的图像处理方法将使结果呈现较大的误差

示意图,极坐标,直角坐标系,表示方法

华北电力大学硕士学位论文逡逑数组存储在储存设备中。如图２＿３所示，在图像中定义直角坐标系（Ｕ，Ｖ），Ｕ代逡逑表数组中的列数，而Ｖ代表数组中的行数，两者的组合可以表示二维存储的图逡逑像中任意一点。逡逑牛逡逑ｙ逡逑■逦逦逦？逡逑０１逦Ｘ逡逑逦逦＾逡逑0０逡逑图２－３图像坐标系示意图逡逑在实践中，摄像机可以摆放在任意的空间位置，如果关心摄像机在空间中的逡逑绝对位置，那么必须定义世界坐标系，同时，为了方便，定律以摄像机坐标系，逡逑通常世界坐标系与摄像机坐标系可以通过平移与旋转的方式直接转换。设（Ｘｃ，逡逑Ｙｃ，邋ＺＣ）为摄影机坐标系下的坐标（ＸＷ，邋ＹＷ，邋ＺＷ）为世界坐标系下的对应坐标。逡逑那么可以通过平移向量ｔ与旋转矩阵Ｒ来描述他们之间的关系，具体如式（２－１）所逡逑不。逡逑ｒＸ－ｉ逦＼ＸＷ逡逑Ｚ＝［0ｒ逦（２－１）逡逑１邋．逡逑２．２．３三维空间的极坐标及其与直角坐标系的转换逡逑三维空间的极坐标是二维极坐标的拓展与延伸，它以坐标系原点为参考点，，逡逑用以描述三维空间中的点、线、面。三维空间极坐标的描述具体由方位角、仰角逡逑和距离组成
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ534

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