基于多視覺的小管道氣液兩相流參數(shù)測量研究.pdf

1、氣液兩相流在自然界及工業(yè)生產(chǎn)過程中廣泛存在，是一種復(fù)雜的流動過程。近年來，隨著微型/小型設(shè)備的廣泛應(yīng)用，小管道氣液兩相流受到越來越多的關(guān)注。但目前小管道氣液兩相流相關(guān)研究仍處于發(fā)展階段，小管道氣液兩相流參數(shù)測量技術(shù)比較匱乏，制約了其進一步發(fā)展和應(yīng)用。因而，進行小管道氣液兩相流參數(shù)測量相關(guān)研究具有重要的科學(xué)研究和工程應(yīng)用價值。
　　高速攝影法具有可視化、非接觸及瞬時性好等優(yōu)點，是氣液兩相流參數(shù)測量常用的方法。多視覺技術(shù)利用多個相機或

2、單個相機與光學(xué)器件構(gòu)成系統(tǒng)從多個角度進行拍攝，能夠獲取氣液兩相流氣相和液相的空間分布及尺寸信息，為小管道氣液兩相流參數(shù)測量提供了一種新的途徑。
　　本文分別以水平和豎直小管道氣液兩相流為研究對象，基于多視覺技術(shù)進行了流型識別和相含率測量的研究。主要工作和創(chuàng)新點如下:
　　1.設(shè)計并搭建了基于多視覺的小管道氣液兩相流參數(shù)測量系統(tǒng)。該系統(tǒng)由流體驅(qū)動單元、多視覺高速圖像采集單元和相含率標(biāo)定單元三部分組成，可以同時從兩個相互垂直的角

3、度采集水平/豎直小管道氣液兩相流流動圖像。分別在內(nèi)徑為2.1mm，2.9mm，4.0mm的水平管道中進行了實驗，在水平小管道中觀測到了泡狀流、段塞流、波狀流和環(huán)狀流四種典型流型，在豎直小管道中觀測到了泡狀流、段塞流和環(huán)狀流三種典型流型。
　　2.提出了基于多視覺信息融合的小管道氣液兩相流流型識別方法。首先通過上述系統(tǒng)從相互垂直的兩個角度獲取兩組圖像序列，選取兩組圖像序列前四階Hu矩的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差構(gòu)成特征向量;然后利用支持向量機(

4、SVM)建立單角度流型識別模型，進行單角度流型識別;最后利用D-S證據(jù)理論對單角度流型識別結(jié)果進行決策層信息融合，實現(xiàn)多視覺流型識別。三種不同管徑的水平小管道流型識別實驗結(jié)果表明，所提出的流型識別方法相較于基于單角度圖像序列的流型識別方法，整體識別效果更好，流型識別準(zhǔn)確率均在91％以上。
　　3.提出了基于多視覺的小管道氣液兩相流相含率測量方法。該方法借鑒積分“分割，近似求和”的思想，利用兩個相互垂直角度的二值圖像建立各流型下的相