基于灰度自相關(guān)和差異化的速度-粒徑同場(chǎng)測(cè)量研究.pdf

1、燃油噴霧的霧化特性是影響內(nèi)燃機(jī)燃燒的重要因素之一，霧滴顆粒直徑和速度特性的瞬時(shí)同場(chǎng)測(cè)量對(duì)于研究燃油微觀霧化機(jī)理具有重要意義。為此，本文提出了一種基于灰度自相關(guān)和差異化的速度/粒徑同場(chǎng)測(cè)量技術(shù)。對(duì)流場(chǎng)進(jìn)行兩次不同時(shí)長的曝光，使單個(gè)粒子對(duì)應(yīng)兩次曝光在數(shù)字相機(jī)上形成的兩個(gè)粒子像點(diǎn)所包含的所有像素灰度總和（簡(jiǎn)稱：兩個(gè)粒子像點(diǎn)灰度和）的具體數(shù)值不同，根據(jù)不同數(shù)值灰度和的比值與曝光時(shí)間比之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系來配對(duì)兩個(gè)粒子像點(diǎn)；然后，利用配對(duì)的兩個(gè)粒子像點(diǎn)

2、的位置坐標(biāo)來計(jì)算粒子速度大小，粒子速度方向由兩個(gè)粒子像點(diǎn)的不同灰度和來加以判斷，另外，兩個(gè)粒子像點(diǎn)灰度和的差值則被用于粒子粒徑的計(jì)算。
　　論文介紹了基于Mie散射理論推導(dǎo)的理論模型、硬件成像系統(tǒng)的組成，圖像處理配套軟件處理流程和具體算法、理論模型的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、低速實(shí)際流場(chǎng)的速度/粒徑同場(chǎng)測(cè)量以及相應(yīng)的誤差影響因素分析。
　　理論模型的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)表明粒子像點(diǎn)灰度和與曝光時(shí)間以及粒子粒徑的對(duì)應(yīng)關(guān)系符合理論模型。低速流場(chǎng)分別添加35

3、μm和75μm標(biāo)準(zhǔn)粒子，保持1.98mm/s的勻速定向流動(dòng)。速度測(cè)量結(jié)果表明，相對(duì)于預(yù)設(shè)速度的最大誤差在10％左右，相當(dāng)于±2個(gè)像素的誤差水平；速度方向判定正確，速度分布能夠體現(xiàn)流場(chǎng)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。粒徑測(cè)量結(jié)果的最大誤差接近15%，略大于標(biāo)準(zhǔn)粒子本身7.8%和5.8%的變異系數(shù)。
　　以流場(chǎng)中的粒子為測(cè)量對(duì)象，以粒子側(cè)向散射光為測(cè)量基礎(chǔ)，作為一種全新的測(cè)量技術(shù)，該速度/粒徑同場(chǎng)實(shí)時(shí)測(cè)量方法具有一定的可行性和測(cè)量結(jié)果的可信度，可進(jìn)一步發(fā)展