基于灰度自相關和差異化的速度-粒徑同場測量研究.pdf

1、燃油噴霧的霧化特性是影響內(nèi)燃機燃燒的重要因素之一，霧滴顆粒直徑和速度特性的瞬時同場測量對于研究燃油微觀霧化機理具有重要意義。為此，本文提出了一種基于灰度自相關和差異化的速度/粒徑同場測量技術。對流場進行兩次不同時長的曝光，使單個粒子對應兩次曝光在數(shù)字相機上形成的兩個粒子像點所包含的所有像素灰度總和（簡稱：兩個粒子像點灰度和）的具體數(shù)值不同，根據(jù)不同數(shù)值灰度和的比值與曝光時間比之間的對應關系來配對兩個粒子像點；然后，利用配對的兩個粒子像點

2、的位置坐標來計算粒子速度大小，粒子速度方向由兩個粒子像點的不同灰度和來加以判斷，另外，兩個粒子像點灰度和的差值則被用于粒子粒徑的計算。
　　論文介紹了基于Mie散射理論推導的理論模型、硬件成像系統(tǒng)的組成，圖像處理配套軟件處理流程和具體算法、理論模型的實驗驗證、低速實際流場的速度/粒徑同場測量以及相應的誤差影響因素分析。
　　理論模型的驗證實驗表明粒子像點灰度和與曝光時間以及粒子粒徑的對應關系符合理論模型。低速流場分別添加35

3、μm和75μm標準粒子，保持1.98mm/s的勻速定向流動。速度測量結果表明，相對于預設速度的最大誤差在10％左右，相當于±2個像素的誤差水平；速度方向判定正確，速度分布能夠體現(xiàn)流場運動趨勢。粒徑測量結果的最大誤差接近15%，略大于標準粒子本身7.8%和5.8%的變異系數(shù)。
　　以流場中的粒子為測量對象，以粒子側(cè)向散射光為測量基礎，作為一種全新的測量技術，該速度/粒徑同場實時測量方法具有一定的可行性和測量結果的可信度，可進一步發(fā)展