图像处理技术在湍流火焰实验研究中的应用

摘要

该文首先从理论和实际应用角度论述了课题研究的背景和意义,对燃烧理论的研究和发展动态作了简要的综述,在比较和借鉴相关领域的研究工作的基础上提出了该文的研究内容.其次简要介绍了试验系统、相关理论及图像处理技术,说明了径向分层旋流燃烧器的改造过程,并进行了图像采集与处理系统的调试.该文的研究结果如下:在对煤气火焰的研究中,利用火焰图像的灰度等值线模拟火焰锋面,籍此完成对火焰锋面的分维数特性的计算.分析结果表明,利用火焰锋面的分形维数并结合时间和空间上的统计,可以用于分析射流混合情况在时间上和空间上的发展趋势.在煤气火焰中添加煤粉进行示踪,获得了颗粒运动的情况.用很直观的方法模拟了一种流场速率简易测量算法,指出了算法成立的条件,并对如何在实际中应用该算法作了若干建议.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1本课题的学科背景

1.1.1湍流燃烧研究所面临的困难

1.1.2计算机技术的高速发展为燃烧现象的研究提供了强有力的工具

1.1.3湍流燃烧理论研究的发展

1.2本课题的工程背景

1.2.1我国的能源结构及其影响

1.2.2我国火电厂在单个机组大容量化和环保标准严格化趋势中所面临的问题

1.2.3 NOx的生成机理以及低NOx燃烧技术

1.2.4低NOx燃烧器的新发展

1.3本课题的工作内容及意义

第二章试验设备、数据处理方法及分形理论简介

2.1引言

2.2试验系统

2.2.1试验系统简图

2.2.2燃烧器简图

2.3数字图像的处理方法

2.3.1数字化

2.3.2数字图像处理的典型算法

2.4分形理论

2.4.1自相似性

2.4.2标度不变性

2.4.3非欧氏几何学

2.4.4标度区间与分维的基本概念

2.4.5分形维数的测定

2.4.6改变观察尺度求维数

2.4.7根据测度关系求维数

第三章湍流气体扩散火焰锋面的分形特性研究

3.1引言

3.2图像的处理

3.2.1试验结果

3.2.2在不同旋流强度下拍摄到的火焰图像

3.2.3图像增强和火焰锋面的提取

3.2.4火焰锋面的分形维数分析

第四章湍流气体扩散火焰示踪试验及简易测速算法的探索

4.1引言

4.2试验装置

4.2.1试验装置简介

4.2.2试验装置的设计

4.3气体火焰颗粒示踪试验结果

4.4流场速度测量的初步探索

4.5气体火焰速度场测量试验结果

第五章全文总结

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的论文