三维气体流场测速方法和技术研究

摘要

脱硫塔内的流场速度场测量是电厂脱硫工程中急待解决的问题，它对提高电厂的脱硫效率和减小空气污染有重要的应用价值。该文首先介绍了流场速度场测量的历史和现状，对比了二种最重要的全场速度场测量方法-粒子象测速法(PIV)和粒子跟踪测速法(PTV)的特点，指出了该文进行的脱硫塔内流场速度场研究更适合于PTV方法。针对脱硫塔内流场的特点，该文在第二章介绍了作者们研制的模拟脱硫塔。该文的第三章提出了完整的粒子图象处理方法，提出了用Bubble小波变换进行粒子图象边缘提取的方法。为了能跟踪粒子的运动该文在第四章提出三种粒子跟踪算法:基于粒子运动相关性的粒子跟踪方法、基于粒子群体相关性的粒子跟踪方法和最大速度粒子跟踪方法。针对脱硫塔中粒子运动的特点将3种方法有机地结合起来，充分利用了三种粒子跟踪算法的优点，实现了粒子轨迹的有效跟踪。在粒子轨迹有效跟踪的基础上，第五章提出了通过利用片光的厚度特征，实现单相机摄影的三维速度场重建方法。并通过对流场的一系列平行节面依次摄影、处理的方法，实现了对全流场的三维速度场测量的方法，相对于体视摄影的流场速度场测量方法，有需要多摄像机系统，具有成本低，系统调整、操作简单的优点，更适用于实际脱硫塔中的流场速度场测量。

目录

文摘

英文文摘

前言

第一章流场测速技术发展状况

§1.1单点测速技术

§1.2二维测速技术

1.2.1粒子图象测速技术(PIV)

1.2.2粒子跟踪测速技术(PTV)

§1.3三维测速技术

1.3.1全息方法和散焦方法

1.3.2体视摄影方法

1.3.3 2维+1维方法

本章小节

第二章脱硫塔流场的模拟与流场信息的获取

§2.1白马脱硫塔流场简介

§2.2模拟脱硫塔

§2.3片光源

§2.4气踪粒子

2.4.1气泡示踪粒子制作

2.4.2光学特性

2.4.3动力学特性

2.4.4气泡密度测定

§2.5单相机三维摄像系统

2.5.13维测量的校准

2.5.2摄像系统校准的精度

2.5.3三维速度场信息的获取

本章小节

第三章粒子场图象处理技术研究

§3.1粒子图象处理流程

§3.2 Bubble小波在粒子边缘提取中的应用

3.2.1引言

3.2.2一维Bubble函数的构造及快速算法

3.2.3二维Bubble函数的构造及快速算法

3.2.4算例对比及结论

§3.3图象处理的精度分析

本章小节

第四章粒子跟踪技术研究

§4.1基于示踪粒子运动相关性的粒子跟踪算法

4.1.1算法思想和实现

4.1.2算法性能分析

§4.2基于示踪粒子群体相关性的粒子跟踪算法

4.2.1算法思想及实现

4.2.2算法验证及应用

4.2.3实际测量结果

§4.3最大速度跟踪算法

§4.4粒子跟踪的组合方案

本章小节

第五章三维速度场重建和显示

§5.1 三维重建的算法思想

§5.2速度信息的三维重建

5.2.1 AGW插值算法

5.2.2不同片光面光学倍率的修正

5.2.3片光面厚度的修正

§5.3流场速度显示方法

5.3.1速度场的二维显示

5.3.2速度场的三维显示

5.3.3速度场的动画显示

§5.4速度场测量的重复性精度

本章小节

附录：示踪粒子的跟随性

全文总结

博士期间的科研成果和发表的论文

致谢

参考文献