基于三維橢球模型的氣水泡狀流運(yùn)動(dòng)特性研究.pdf

1、在化工、能源、環(huán)保、石油和輕工業(yè)等領(lǐng)域中往往涉及多相流問(wèn)題的研究。其中,氣水兩相流是最常見(jiàn)的多相流流動(dòng)形式,而氣水兩相泡狀流對(duì)氣水兩相流的流動(dòng)機(jī)理研究有著重要意義。對(duì)氣泡的特征參數(shù)進(jìn)行研究,能夠?qū)崿F(xiàn)泡狀流的氣泡體積預(yù)測(cè),軌跡跟蹤和上升速度研究。本課題針對(duì)氣液兩相流中氣泡上升過(guò)程中的結(jié)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)特性問(wèn)題,采用三維橢球模型對(duì)氣水兩相泡狀流的運(yùn)動(dòng)特性進(jìn)行了研究。主要研究?jī)?nèi)容包括:
　　(1)建立了氣泡上升圖像采集裝置。設(shè)計(jì)了兩相流垂直實(shí)驗(yàn)

2、管道和雙攝像機(jī)圖像采集系統(tǒng),在靜態(tài)流場(chǎng)條件下,在同一平面從兩個(gè)相互垂直的方向同步獲取了離散氣泡上升序列的高頻連續(xù)圖像。
　　(2)提出了氣泡圖像預(yù)處理方法和二維參數(shù)的提取算法。對(duì)氣泡圖像進(jìn)行預(yù)處理,經(jīng)過(guò)圖像類(lèi)型轉(zhuǎn)換、圖像濾波、二值化、氣泡空洞填充、邊緣檢測(cè)得到氣泡邊緣圖像,為后續(xù)二維參數(shù)的提取奠定了基礎(chǔ);利用Hough變換方法和橢圓特征方程法對(duì)氣泡邊緣圖像處理并提取了氣泡投影橢圓參數(shù),提出了基于橢圓邊緣點(diǎn)方向?qū)?shù)信息的重疊氣泡分割

3、算法,討論了兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn),并對(duì)真實(shí)氣泡圖像進(jìn)行了分析處理。
　　(3)提出了基于橢球特征方程的氣泡三維橢球模型重構(gòu)算法。利用雙攝像機(jī)兩個(gè)圖像平面上的氣泡二維參數(shù),提取橢圓特征點(diǎn),將兩組特征點(diǎn)進(jìn)行合理匹配,利用三維橢球特征方程和特征矩陣,由二維橢圓參數(shù)推導(dǎo)得出三維橢球參數(shù),實(shí)現(xiàn)了氣泡三維橢球模型的重構(gòu)。
　　(4)基于氣泡三維模型重構(gòu)理論,研究了氣泡上升時(shí)的體積變化規(guī)律?？偨Y(jié)了前人對(duì)氣泡體積的研究成果,并基于氣泡橢球模型對(duì)