球形火焰半徑測(cè)量技術(shù)研究及計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn).pdf

1、在獲取燃料層流燃燒特性的相關(guān)研究中，向外傳播的球形火焰法因?qū)嶒?yàn)條件較為寬廣而得到了廣泛應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)中高速攝像機(jī)將拍攝到大量的球形火焰紋影圖片，而通過(guò)圖片中球形火焰半徑值與火焰向外傳播時(shí)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系可進(jìn)一步計(jì)算層流燃燒速率以及馬克斯坦長(zhǎng)度等重要參數(shù)。該數(shù)據(jù)處理過(guò)程需要著重考慮兩方面的因素：處理的效率與處理的準(zhǔn)確性。利用計(jì)算機(jī)代替人工實(shí)現(xiàn)火焰半徑的自動(dòng)測(cè)量可顯著提高處理效率。而要保證處理的準(zhǔn)確性則需要兼顧多方面的因素，其中火焰有效半徑的選取尤

2、為重要。實(shí)際上，影響有效半徑選取的主要是火焰鋒面上的裂紋以及火焰的不穩(wěn)定性，而應(yīng)用分形理論可以對(duì)火焰鋒面的裂紋及不穩(wěn)定性情況加以描述。因此，本文主要開(kāi)展了兩方面的研究：一方面提出新的球形火焰紋影圖像處理方法以準(zhǔn)確高效地測(cè)量火焰半徑，進(jìn)而獲取層流燃燒特性參數(shù)；另一方面通過(guò)分形理論計(jì)算球形火焰前鋒面分形維數(shù)D3的取值范圍，進(jìn)而定量分析火焰前鋒面的裂紋情況及火焰的不穩(wěn)定性，為有效半徑的選取提供一定參考。論文主要結(jié)論如下：
　　（1）通過(guò)

3、灰度化、幀間差分以及中值濾波可以得到噪聲信息較少的火焰灰度圖，采用Canny邊緣檢測(cè)與射線(xiàn)定弧結(jié)合的方法可以得到火焰的二值邊緣點(diǎn)集。以人工處理結(jié)果為參考系，通過(guò)分析比較等價(jià)面積法與隨機(jī)圓檢測(cè)法在目標(biāo)圖像上的應(yīng)用效果發(fā)現(xiàn)：隨機(jī)圓檢測(cè)法處理得到的半徑值在整體上比人工處理得到的半徑值稍大；而等價(jià)面積法的處理結(jié)果則與人工方法非常接近（誤差在1mm以?xún)?nèi)）。
　?。?）通過(guò)對(duì)容量盒維法、圓環(huán)面積法與圓規(guī)法在計(jì)算球形火焰前鋒面分形維數(shù)D3上的應(yīng)

4、用效果發(fā)現(xiàn)，盒維法具有較好的合理性與穩(wěn)定性。通過(guò)分析D3隨壓力、當(dāng)量比以及摻氫量等實(shí)驗(yàn)參數(shù)的變化關(guān)系得到了球形火焰不穩(wěn)定性的相關(guān)結(jié)論，這些結(jié)論與觀察圖片以及相關(guān)文獻(xiàn)中的結(jié)論是一致的，說(shuō)明了通過(guò)球形火焰的分形維數(shù)分析火焰的不穩(wěn)定性是可行的。
　　（3）在Visual Studio2008+OpenCV2.3.1環(huán)境下開(kāi)發(fā)了球形火焰圖像處理軟件Spherical Flame Processor(SFP)，SFP實(shí)現(xiàn)了圖像的批處理功能以