基于数字图像处理技术的调合生物柴油燃烧火焰特性研究

发布时间：2021-05-06 12:03

　　燃烧火焰能直观地反映燃料燃烧速度的快慢和燃烧质量的好坏,深入研究燃料的燃烧火焰特性,对于提高燃烧效率和减少污染物排放均具有重要意义。生物柴油是一种极具潜力的代用燃料,但国内外文献中对其燃烧火焰特性的研究鲜见报道。本文开展了生物柴油在柴油机缸内环境和大气环境下的燃烧试验,基于数字图像处理技术,对燃烧火焰图像进行了采集、处理和分析,较系统地分析了不同调合比例的生物柴油-柴油混合燃料燃烧火焰的分形特性、温度特性和稳定性的影响因素和变化规律,为改善生物柴油燃烧过程、抑制污染物生成提供一定的理论基础。（1）搭建大气环境下的燃烧试验装置,利用CCD相机采集了不同调合比例的生物柴油-柴油混合燃料在不同空气流量条件下的燃烧火焰图像。采用数字图像处理技术,对大气环境下采集的火焰图像以及前期获取的生物柴油缸内燃烧火焰图像进行预处理,利用非线性中值滤波法去除图像噪声,应用直方图均衡化法增强图像的对比度,采用最大类间方差法对火焰图像进行分割,并对火焰图像进行像素尺寸调整。预处理后的图像质量得到了明显改善,火焰结构更加清晰,为火焰特征参数的提取奠定了基础。（2）研究缸内和大气环境下生物柴油燃烧火焰分形特性的影响... 

【文章来源】：江苏大学江苏省

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究目的与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 燃烧火焰图像预处理的研究现状
        1.2.2 燃烧火焰分形特性的研究现状
        1.2.3 燃烧火焰温度特性的研究现状
        1.2.4 燃烧火焰稳定性的研究现状
    1.3 本文的主要研究内容
第二章 燃烧火焰数字图像的采集与预处理
    2.1 采集方案
        2.1.1 缸内火焰图像的采集
        2.1.2 大气环境火焰图像的采集
            2.1.2.1 试验设备
            2.1.2.2 试验用燃料
            2.1.2.3 试验工况
    2.2 预处理方案
        2.2.1 预处理相关理论
            2.2.1.1 图像的采样及量化
            2.2.1.2 灰度图像与二值图像
            2.2.1.3 颜色基础与真彩色图像
        2.2.2 预处理方法
    2.3 结果与分析
        2.3.1 缸内环境火焰图像及其特点
        2.3.2 大气环境火焰图像及其特点
        2.3.3 预处理结果与分析
    2.4 本章小结
第三章 调合生物柴油燃烧火焰分形特性研究
    3.1 分形理论
        3.1.1 分形几何
        3.1.2 分形维数
    3.2 燃烧火焰分形维数计算
        3.2.1 基于数盒子法的计算
        3.2.2 基于差分数盒子法的计算
    3.3 燃烧火焰的分形特性分析
        3.3.1 柴油机缸内燃烧火焰的分形特性
            3.3.1.1 生物柴油调合比例的影响
            3.3.1.2 柴油机转速的影响
        3.3.2 大气环境下燃烧火焰的分形特性
            3.3.2.1 生物柴油调合比例的影响
            3.3.2.2 空气流量的影响
            3.3.2.3 燃油温度的影响
    3.4 本章小结
第四章 调合生物柴油燃烧火焰温度特性研究
    4.1 燃烧火焰温度计算
        4.1.1 缸内环境火焰温度的计算
        4.1.2 大气环境火焰温度的计算
    4.2 燃烧火焰的温度特性分析
        4.2.1 评价指标和计算方案
            4.2.1.1 缸内环境
            4.2.1.2 大气环境
        4.2.2 柴油机缸内燃烧火焰的温度特性
            4.2.2.1 高温面积率
            4.2.2.2 有效火焰平均温度
        4.2.3 大气环境下燃烧火焰的温度特性
            4.2.3.1 温度随灰度的变化关系
            4.2.3.2 高温像素点数量
            4.2.3.3 最高火焰温度
    4.3 本章小结
第五章 调合生物柴油燃烧火焰稳定性研究
    5.1 评价指标与计算方案
        5.1.1 缸内环境
        5.1.2 大气环境
    5.2 燃烧火焰的稳定性分析
        5.2.1 柴油机缸内燃烧火焰的稳定性
            5.2.1.1 火焰丰度
            5.2.1.2 火焰传播速率
            5.2.1.3 火焰圆形度
        5.2.2 大气环境下燃烧火焰的稳定性
            5.2.2.1 火焰高度和宽度
            5.2.2.2 火焰有效面积
    5.3 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 全文工作总结
    6.2 未来工作展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间科研成果及获奖情况


【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
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[3]基于林火图像特征的火险识别系统研究与设计[D]. 王雨婷.东北林业大学 2015
[4]火焰与烟雾的奇异特征定义与分类算法研究[D]. 邱赟立.华东交通大学 2014
[5]基于图像的炉内新增燃点识别方法研究[D]. 蔡华磊.武汉科技大学 2014
[6]空气预热温度对生物柴油燃烧特性影响研究[D]. 王传余.中南大学 2013
[7]基于多特征融合的火焰识别方法研究[D]. 刘萍.西安建筑科技大学 2012
[8]基于支持向量机的炉膛火焰温度场测量研究[D]. 林龑灏.合肥工业大学 2012
[9]基于数字图像处理的炉膛火焰燃烧诊断系统[D]. 孙永超.北京交通大学 2009
[10]生物柴油在直喷式柴油机上的燃烧和排放特性研究[D]. 刘津.长安大学 2008



本文编号：3171889