微流体DPIV技术及其在油液污染实时分析中的应用研究

摘要

该文在数字图像处理技术的基础上,研究了微流体的流场测试技术,提出了一种新的全流场速度计算方法,并且分析了它在油液污染实时分析系统中的应用.该文主要做了以下几个方面的研究工作:1.微流体流动:样品池是油液污染实时分析系统中一个非常重要的组成部分.样品池的尺寸通常是在微米级,其中的流体可以视为微流体.该文首先分析了微流体的流动特征、尺度划分、主要影响因素以及研究方法.2.数字粒子图像测速技术:粒子图像测速(简称PIV)技术,近年来已经发展成为数字粒子图像测速(简称DPIV)技术.与PIV技术相比,DPIV技术具有处理速度快、计算误差小等优点,因此该文详细研究了DPIV技术,主要包括DPIV的测速原理、数字图像的处理、速度矢量的校正以及速度场的重建等.3.油液污染实时分析系统:研究微流体DPIV技术的主要目的是为油液污染实时分析系统的研制与完善提供依据.最后,该文将微流体DPIV技术应用于油液污染实时分析系统中,取得了预期的结果.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1选题的指导思想

1.2微流体流动简介

1.2.1微流体的尺度划分

1.2.2影响微流体流动的主要因素

1.2.3研究微流体流动的方法

1.2.4研究微流体流动的意义

1.3本文的研究背景、内容及方法

1.4本文章节安排

第二章粒子图像测速技术

2.1粒子图像测速技术简介

2.1.1粒子图像测速的原理

2.1.2粒子图像测速的发展概要

2.1.3粒子图像测速技术的发展趋势

2.2流场速度信息提取理论

2.2.1空间自相关分析法

2.2.2空间互相关分析法

2.2.3两种分析方法的比较

2.3动态范围与测量精度分析

2.3.1动态范围

2.3.2测量精度分析

2.4小结

第三章微流体DPIV实验原理设计

3.1数字图像的采集

3.1.1图像采集系统的原理

3.1.2图像采集系统的软硬件实现

3.2数字图像的处理

3.2.1数字图像的表示与存储

3.2.2数字图像预处理

3.2.3数字图像的分割

3.3数字粒子图像测速的实验装置及实验参数

3.3.1实验装置

3.3.2实验参数

3.4流场数据的处理

3.5小结

第四章微流体DPIV实验及结果分析

4.1基于模板匹配的全流场速度计算

4.1.1模板匹配分析的基本原理

4.1.2模板匹配运算的VC++实现

4.1.3全流场速度计算结果

4.2基于快速傅立叶变换的全流场速度计算

4.2.1傅立叶分析的理论基础

4.2.2快速傅立叶分析算法的VC++实现

4.2.3全流场速度计算结果

4.3速度矢量的校正与速度场的重建

4.3.1速度矢量的校正

4.3.2速度场的重建

4.4速度矢量与主要实验参数的关系

4.4.1示踪粒子

4.4.2窗口大小

4.5小结

第五章微流体DPIV在油液污染实时分析中的应用

5.1油液污染分析的理论基础

5.1.1磨损机理与磨粒特征

5.1.2污染度等级

5.1.3磨粒特征与故障模式的关系

5.2油液污染实时分析系统简介

5.2.1油液污染实时分析系统的原理

5.2.2油液污染实时分析系统中的几个关键问题

5.2.3油液污染实时分析系统的发展前景和应用

5.3微流体DPIV在油液污染实时分析系统中的应用

5.3.1流场流速的确定

5.3.2序列图像对应的流量确定

5.3.3污染度的计算和污染颗粒的检测

5.3.4发动机磨损故障模式的确定

5.4小结

结论与展望

致谢

在学期间发表的论文

参考文献