球形火焰半徑測量技術(shù)研究及計算機實現(xiàn).pdf

1、在獲取燃料層流燃燒特性的相關(guān)研究中，向外傳播的球形火焰法因?qū)嶒灄l件較為寬廣而得到了廣泛應用。實驗中高速攝像機將拍攝到大量的球形火焰紋影圖片，而通過圖片中球形火焰半徑值與火焰向外傳播時間的對應關(guān)系可進一步計算層流燃燒速率以及馬克斯坦長度等重要參數(shù)。該數(shù)據(jù)處理過程需要著重考慮兩方面的因素：處理的效率與處理的準確性。利用計算機代替人工實現(xiàn)火焰半徑的自動測量可顯著提高處理效率。而要保證處理的準確性則需要兼顧多方面的因素，其中火焰有效半徑的選取尤

2、為重要。實際上，影響有效半徑選取的主要是火焰鋒面上的裂紋以及火焰的不穩(wěn)定性，而應用分形理論可以對火焰鋒面的裂紋及不穩(wěn)定性情況加以描述。因此，本文主要開展了兩方面的研究：一方面提出新的球形火焰紋影圖像處理方法以準確高效地測量火焰半徑，進而獲取層流燃燒特性參數(shù)；另一方面通過分形理論計算球形火焰前鋒面分形維數(shù)D3的取值范圍，進而定量分析火焰前鋒面的裂紋情況及火焰的不穩(wěn)定性，為有效半徑的選取提供一定參考。論文主要結(jié)論如下：
　?。?）通過

3、灰度化、幀間差分以及中值濾波可以得到噪聲信息較少的火焰灰度圖，采用Canny邊緣檢測與射線定弧結(jié)合的方法可以得到火焰的二值邊緣點集。以人工處理結(jié)果為參考系，通過分析比較等價面積法與隨機圓檢測法在目標圖像上的應用效果發(fā)現(xiàn)：隨機圓檢測法處理得到的半徑值在整體上比人工處理得到的半徑值稍大；而等價面積法的處理結(jié)果則與人工方法非常接近（誤差在1mm以內(nèi)）。
　　（2）通過對容量盒維法、圓環(huán)面積法與圓規(guī)法在計算球形火焰前鋒面分形維數(shù)D3上的應

4、用效果發(fā)現(xiàn)，盒維法具有較好的合理性與穩(wěn)定性。通過分析D3隨壓力、當量比以及摻氫量等實驗參數(shù)的變化關(guān)系得到了球形火焰不穩(wěn)定性的相關(guān)結(jié)論，這些結(jié)論與觀察圖片以及相關(guān)文獻中的結(jié)論是一致的，說明了通過球形火焰的分形維數(shù)分析火焰的不穩(wěn)定性是可行的。
　?。?）在Visual Studio2008+OpenCV2.3.1環(huán)境下開發(fā)了球形火焰圖像處理軟件Spherical Flame Processor(SFP)，SFP實現(xiàn)了圖像的批處理功能以