水中气泡群图像灰度特征的研究

摘要

水中气泡广泛存在于许多领域，起着很重要的传热、传质作用，显然对水中气泡的研究有助于提高许多领域的生产效率。水中气泡已经成为两相流学科里一个热门的研究课题。然而大多数的研究都侧重于气泡的几何参数、运动参数、分离参数、含气率等参数。本文则借助于气泡群的灰度研究水中气泡群的气量以及分布特征。
　　本文以水中气泡群的灰度为研究对象，搭建了气泡群图像灰度值实时采集系统。借助图像测量技术，对水中气泡群的灰度进行了测量。测量空气的体积流量范围为20.9-27.93 L/min、28.68-36 L/min、34.08-48.88 L/min。
　　由整幅图片研究图像的灰度值，得到图片灰度值-时间曲线和体积流量-时间曲线有着较好的相似性。研究结果揭示水中气泡群的灰度值可以有效反映水中气泡群的气量。
　　为研究灰度值的空间分布特征，本文从左向右，从上至下将每幅图片等分为9个区域。从左到右的三个区域，分别命名为区域左、中、右；从上到下的三个区域，分别命名为区域上、中、下。
　　研究图像分块区域的灰度值，得出上、中、下3层区域的灰度值随高度分层。并且同一列的3个区域之间也有着较好的分层现象。当体积流量增大时，分层现象仍然存在。
　　研究图像分块区域的灰度值，得出左、中、右3部分区域中，中部区域是图片中气泡群灰度值的核心区域，中部区域灰度值-时间曲线和灰度总值-时间曲线有着很好的相似性，中部区域是气泡群的最佳匹配区域。当体积流量增大时，中部区域仍然是气泡群灰度值的核心区域和最佳匹配区域。
　　本文的研究均基于水中气泡群的灰度特征，研究结果揭示水中气泡群的灰度值可以有效反映水中气泡群的气量和分布特征，这种方法可用于测量未知区域气泡气量和分布特征。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 气泡测量技术

1.2.2图像测量技术测量气泡参数的研究现状

1.3 本文的主要研究内容

第2章 实验系统和实验方法

2.1 实验系统

2.1.1 两相流场模拟系统

2.1.2 高速图像采集系统

2.1.3 供气系统和流量采集系统

2.1.4 实验步骤

2.1.5 实验工况

2.2 实验数据的处理

2.2.1 平均数

2.2.2 离散指标

2.3 本章小结

第3章 气泡群的灰度研究

3.1 气泡群图像处理

3.1.1 图像裁剪

3.1.2 图像灰度化

3.1.3 图像去噪

3.2 气泡群图像灰度研究

3.2.1体积流量和灰度之间的关系

3.2.2 图片区域划分

3.2.3 分块区域灰度变化特征

3.2.4 气泡群灰度分层现象

3.2.5 气泡群灰度核心区域现象

3.3 本章小结

第4章 不同工况时气泡群的灰度研究

4.1 不同工况时体积流量和灰度之间的关系

4.1.1 体积流量变化

4.1.2 灰度变化

4.1.3 时滞时间和相关系数的变化

4.2 不同工况时各个分块区域灰度变化特征

4.3 不同工况时气泡群灰度分层现象

4.4 不同工况时气泡群灰度核心区域现象

4.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢