基于圖像處理技術的兩相流動特性描述.pdf

1、氣泡的運動是研究氣液兩相的基本問題，氣泡的運動行為和狀態(tài)與操作條件、液體性質、通氣形式等有密切關系，如果能夠可視化測量出氣液兩相流場中氣泡的特征參數(shù)及運動狀態(tài)，對于化學工業(yè)中的相關領域的設計研究具有重要意義。
　　 本文設計并建立了用于研究兩相流中氣泡上升特性的高速攝像實驗裝置，并利用該裝置獲得了不同工況下氣泡運動圖像，為課題的順利開展提供了充足的實驗數(shù)據(jù)。
　　 研究了適用于氣泡圖像的數(shù)字圖像處理算法：采用減影算法、小

2、波算法和中值濾波對圖像進行圖像去噪處理；對比各種圖像二值化方法，最終采用類間最大方差法實現(xiàn)圖像二值化；重點介紹了兩種新的填充方法，即傳染算法及其改進算法，實現(xiàn)了氣泡圖像的良好填充；研究了適用于低氣泡分離頻率下的高速圖像中氣泡的匹配方法；實現(xiàn)了氣泡特征參數(shù)(如面積、周長、當量直徑、畸變因數(shù)、速度、加速度等)的提取。
　　 實現(xiàn)了實驗圖像的數(shù)字化處理，獲得了氣泡的特征參數(shù)，以及上升氣泡的運動軌跡和速度、加速度曲線，并對實驗現(xiàn)象進行了

3、分析總結。實驗結果表明：低分離頻率時，氣泡的大小主要受氣孔直徑的影響，氣孔直徑越大則氣泡尺寸越大，氣泡螺旋上升，運動在二維平面上呈“S”形；上升氣泡的垂直方向的速度和加速度的大小與氣泡的分離頻率密切相關，都有在小范圍內振動，大范圍內穩(wěn)定的特性；加速度受氣泡受力面積不斷變化的影響而正負不一；氣泡的上升過程是一個趨于穩(wěn)定的過程。
　　 對低分離頻率下的上升氣泡的體積進行初步計算，提出了兩種計算方法：幾何算法和受力分析法。其中，幾何算