基于圖像測量方法的泄洪洞反弧段摻氣水流流場的研究.pdf

1、分類號號UDCCC密級級級學號號060815020708活擠爭了聲去軍碩士學位論文.1__一l‘基工魚.像握業(yè)量立迭業(yè)絲叢衛(wèi)一一一…反弧肆摻氣水血顯魚絲旦塞一一一胡永亭學科名稱:水力學及河遮動力蘭一學科門類:工學一~—指導教師:陳剛教授一一邵建斌講師申請日期:2009年3月摘要論文題目:學科專業(yè):研究生:指導教師:基于圖像測量方法的泄洪洞反弧段摻氣水流流場的研究’水力學及河流動力學胡永亭陳剛教授邵建斌講師簽名:簽名:簽名:摘要水氣兩相流

2、動是一種最復雜的兩相流動，因為它具有可變形的界面和一個可壓縮的氣相，目前對這類流動的研究非常多，但由于其難度大和受實驗手段的限制，一直發(fā)展不快。近年來，數字圖像測量技術因其具有高靈敏度、高分辨率、非接觸性等優(yōu)點，己成為測量領域中一個新的研究熱點。本文結合雅碧江高水頭泄洪洞的摻氣水流問題，利用圖像測量方法對摻氣水流流場進行研究。主要研究內容和成果有:(l)應用數字圖像處理技術對實際拍攝的水氣兩相流圖像進行處理，將氣泡提取出來。采用標簽法對

3、氣泡進行標記，通過計算獲取流場中不同時刻氣泡的個數、大小及形心坐標等參數。(2)本文在VCC十環(huán)境下，對四種PTV算法編程實現了粒子的配對，這四種算法分別為PCSS算法、基于粒子群體運動特征的PTV算法、基于粒徑配對度和形變配對度的PTV算法和4一FRAME法。本文研究了各算法中參數設定對計算精度，計算速度等的影響，并比較了四種PTv算法的匹配率、誤匹配率及運算時間，分析了四種算法的特點及適用性。(3)本文結合基于粒子群體運動特征的PT

4、V算法、4一FRAME法，及基于粒徑配對度的PTV算法，提出了一種新的PTV跟蹤算法，試驗結果表明，該算法能處理氣泡的合并、破裂等特殊情況，從而能更精確地對氣泡進行跟蹤。(4)本文采用圖象測量方法對高水頭泄洪洞反弧段流場進行了測量。通過計算，獲得了水相及氣相的切向速度和徑向速度沿斷面的變化規(guī)律獲得了近壁區(qū)域氣泡的沿程衰減規(guī)律。計算結果表明，直徑較大的氣泡上浮速度比直徑較小的氣泡上浮速度快，且滯后’本研究得到國家自然科學基金項目(批準號: