氣液兩相流場中氣泡行為3D測(cè)量關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

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

2、證.本文基于雙目立體視覺理論,研制了利用單CCD攝像機(jī)和平面鏡組合實(shí)現(xiàn)雙目測(cè)量的傳感器系統(tǒng),采用非共面攝像機(jī)標(biāo)定方法對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行定標(biāo),基于Visum.C++設(shè)計(jì)了圖像處理系統(tǒng),確定了一套實(shí)用可行的圖像處理算法,實(shí)現(xiàn)了氣泡體積和位置參數(shù)的測(cè)量.論文的主要工作包括以下幾個(gè)方面: 1.制定了基于3D-PTV技術(shù)的系統(tǒng)測(cè)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(shè)計(jì)了基于單CCD攝像機(jī)的立體

3、視覺測(cè)量系統(tǒng),建立成像模型和誤差分析模型,實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì),完成機(jī)械設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)調(diào)試； 3.參與設(shè)計(jì)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(duì)測(cè)量系統(tǒng)的影響； 4.研究了攝像機(jī)非共面標(biāo)定方法,完成單目立體視覺傳感器的標(biāo)定實(shí)驗(yàn)； 5.研究了一套實(shí)用可行的圖像處理算法,包括奇偶場分離、圖像平滑、對(duì)比度增強(qiáng)、閾值分割、氣泡提取、氣泡填充、邊緣檢測(cè)、特征提取等,得到了氣泡體積