基于多視覺(jué)的小管道氣液兩相流參數(shù)測(cè)量研究.pdf

1、氣液兩相流在自然界及工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中廣泛存在，是一種復(fù)雜的流動(dòng)過(guò)程。近年來(lái)，隨著微型/小型設(shè)備的廣泛應(yīng)用，小管道氣液兩相流受到越來(lái)越多的關(guān)注。但目前小管道氣液兩相流相關(guān)研究仍處于發(fā)展階段，小管道氣液兩相流參數(shù)測(cè)量技術(shù)比較匱乏，制約了其進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用。因而，進(jìn)行小管道氣液兩相流參數(shù)測(cè)量相關(guān)研究具有重要的科學(xué)研究和工程應(yīng)用價(jià)值。
　　高速攝影法具有可視化、非接觸及瞬時(shí)性好等優(yōu)點(diǎn)，是氣液兩相流參數(shù)測(cè)量常用的方法。多視覺(jué)技術(shù)利用多個(gè)相機(jī)或

2、單個(gè)相機(jī)與光學(xué)器件構(gòu)成系統(tǒng)從多個(gè)角度進(jìn)行拍攝，能夠獲取氣液兩相流氣相和液相的空間分布及尺寸信息，為小管道氣液兩相流參數(shù)測(cè)量提供了一種新的途徑。
　　本文分別以水平和豎直小管道氣液兩相流為研究對(duì)象，基于多視覺(jué)技術(shù)進(jìn)行了流型識(shí)別和相含率測(cè)量的研究。主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　1.設(shè)計(jì)并搭建了基于多視覺(jué)的小管道氣液兩相流參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)。該系統(tǒng)由流體驅(qū)動(dòng)單元、多視覺(jué)高速圖像采集單元和相含率標(biāo)定單元三部分組成，可以同時(shí)從兩個(gè)相互垂直的角

3、度采集水平/豎直小管道氣液兩相流流動(dòng)圖像。分別在內(nèi)徑為2.1mm，2.9mm，4.0mm的水平管道中進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，在水平小管道中觀測(cè)到了泡狀流、段塞流、波狀流和環(huán)狀流四種典型流型，在豎直小管道中觀測(cè)到了泡狀流、段塞流和環(huán)狀流三種典型流型。
　　2.提出了基于多視覺(jué)信息融合的小管道氣液兩相流流型識(shí)別方法。首先通過(guò)上述系統(tǒng)從相互垂直的兩個(gè)角度獲取兩組圖像序列，選取兩組圖像序列前四階Hu矩的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差構(gòu)成特征向量;然后利用支持向量機(jī)(

4、SVM)建立單角度流型識(shí)別模型，進(jìn)行單角度流型識(shí)別;最后利用D-S證據(jù)理論對(duì)單角度流型識(shí)別結(jié)果進(jìn)行決策層信息融合，實(shí)現(xiàn)多視覺(jué)流型識(shí)別。三種不同管徑的水平小管道流型識(shí)別實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所提出的流型識(shí)別方法相較于基于單角度圖像序列的流型識(shí)別方法，整體識(shí)別效果更好，流型識(shí)別準(zhǔn)確率均在91％以上。
　　3.提出了基于多視覺(jué)的小管道氣液兩相流相含率測(cè)量方法。該方法借鑒積分“分割，近似求和”的思想，利用兩個(gè)相互垂直角度的二值圖像建立各流型下的相