氣液兩相流場中氣泡行為3D測量關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、氣液兩相流場測量是目前流體力學研究的一個難點,流場中氣泡行為的研究是兩相流中一個重要的研究方向,傳統(tǒng)的測量方法一般為接觸式測量,對流場干擾大,測量精度不高,攝影法已經(jīng)廣泛應用于流場的二維可視化研究中,但三維測量國內(nèi)外尚處于起步階段.本課題與天津大學化工學院"界面?zhèn)髻|(zhì)實驗室"合作,旨在對他們研究的氣液兩相流場設計一套立體視覺測量系統(tǒng)和圖像處理系統(tǒng),實現(xiàn)對單個氣泡從噴嘴處產(chǎn)生成長過程的測量,從而對液體黏度與氣泡相互作用的理論進行有效的實驗驗

2、證.本文基于雙目立體視覺理論,研制了利用單CCD攝像機和平面鏡組合實現(xiàn)雙目測量的傳感器系統(tǒng),采用非共面攝像機標定方法對攝像機進行定標,基于Visum.C++設計了圖像處理系統(tǒng),確定了一套實用可行的圖像處理算法,實現(xiàn)了氣泡體積和位置參數(shù)的測量.論文的主要工作包括以下幾個方面: 1.制定了基于3D-PTV技術(shù)的系統(tǒng)測量方案,研究了氣液兩相流場模擬系統(tǒng)、立體視覺成像系統(tǒng)和圖像處理系統(tǒng)的構(gòu)成； 2.設計了基于單CCD攝像機的立體

3、視覺測量系統(tǒng),建立成像模型和誤差分析模型,實現(xiàn)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設計,完成機械設計和實驗調(diào)試； 3.參與設計了氣液兩相流場氣路調(diào)節(jié)系統(tǒng),分析了流速控制、噴嘴大小、方槽尺寸大小和材料折射率等方面對測量系統(tǒng)的影響； 4.研究了攝像機非共面標定方法,完成單目立體視覺傳感器的標定實驗； 5.研究了一套實用可行的圖像處理算法,包括奇偶場分離、圖像平滑、對比度增強、閾值分割、氣泡提取、氣泡填充、邊緣檢測、特征提取等,得到了氣泡體積