火焰化學(xué)發(fā)光三維重建方法的研究.pdf

1、汽油機(jī)缸內(nèi)的湍流運(yùn)動(dòng)和工質(zhì)的不均勻分布使得缸內(nèi)火焰在三維空間上呈現(xiàn)出復(fù)雜的形態(tài)，影響火焰的發(fā)展及其與未燃混合氣之間的相互作用。因此，研究缸內(nèi)火焰的三維空間特征對(duì)研究三維湍流燃燒區(qū)域內(nèi)的傳質(zhì)傳熱和化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)間的強(qiáng)耦合機(jī)制有著重要意義。目前，相關(guān)研究的一個(gè)重要難題是傳統(tǒng)燃燒診斷技術(shù)的二維測(cè)量結(jié)果與湍流燃燒三維特性不匹配。為了解決該問題，本文采用火焰化學(xué)發(fā)光三維重建技術(shù)進(jìn)行燃燒診斷，利用多角度的火焰圖像積分?jǐn)?shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)燃燒區(qū)域內(nèi)輻射強(qiáng)度空間分

2、布重建，從而獲取火焰三維特征信息。
　　針對(duì)拍攝相機(jī)的光電轉(zhuǎn)換過程、幾何成像模型和火焰輻射強(qiáng)度空間分布函數(shù)分別進(jìn)行簡(jiǎn)化，進(jìn)而推導(dǎo)出簡(jiǎn)化的火焰成像模型，從數(shù)學(xué)角度上描述了燃燒區(qū)域內(nèi)輻射強(qiáng)度空間分布與拍攝照片像素值間的關(guān)系，建立了以輻射強(qiáng)度為變量的病態(tài)矩陣，將火焰化學(xué)發(fā)光三維重建轉(zhuǎn)化為該病態(tài)矩陣的求解問題。模型系數(shù)利用外凸多邊形的幾何特性與準(zhǔn)蒙特卡洛算法進(jìn)行計(jì)算。本文采用了代數(shù)重建法求解該病態(tài)矩陣。
　　基于簡(jiǎn)化的火焰成像模型，

3、在MATLAB環(huán)境下搭建了虛擬火焰重建計(jì)算平臺(tái)，用于模擬火焰化學(xué)發(fā)光三維重建過程，研究基本重建參數(shù)對(duì)重建結(jié)果的影響規(guī)律。本文參考汽油機(jī)混合燃燒模式下的火焰特征構(gòu)建了一系列虛擬火焰，并利用構(gòu)建的虛擬火焰在虛擬火焰重建計(jì)算平臺(tái)上研究了拍攝角度數(shù)量與拍攝圖像分辨率對(duì)重建精度的影響規(guī)律，分析了重建火焰誤差分布特征，優(yōu)化了代數(shù)重建法迭代收斂判據(jù)。
　　搭建了美克燈火焰多角度圖像拍攝系統(tǒng)，并基于簡(jiǎn)化的火焰成像模型，在MATLAB環(huán)境下建立了美