測量火焰半徑是獲取層流火焰燃燒特性參數(shù)的基礎,因此,研究紋影圖片的處理技術,提高火焰半徑的計算精度是一項極其重要的工作,對于層流火焰燃燒特性的量化研究至關重要。本文定義半徑測量角度、半徑測量中心、標定比例和半徑提取值等參數(shù),系統(tǒng)性建立評價體系,提出半徑測量中心坐標誤差、半徑均值、半徑均值誤差、火焰浮動度和火焰不均勻度等評價指標,然后對火焰半徑計算方法展開研究,在總結現(xiàn)有的經典火焰半徑計算方法的基礎上提出新的火焰半徑計算方法,并根據(jù)建立的評價體系對本文提到的四種火焰半徑計算方法進行對比分析。首先,針對上浮和變形等兩種狀態(tài)下的球形火焰,對比分析了本文提出的四種火焰半徑計算方法的差異性和適應性,從而找出優(yōu)化火焰半徑計算方法的途徑。研究表明:研究表明:當火焰半徑計算方法完全采用原始邊緣輪廓點計算火焰半徑時,不存在擬合誤差,對火焰上浮情況的適應性良好,計算樣本數(shù)中原始邊緣輪廓點占比100%,計算出的火焰半徑最接近真實值�；鹧姘霃接嬎惴椒ǖ玫降陌霃綔y量中心必須隨火焰上浮而相應上浮,才能很好地適應火焰上浮情況�；鹧媲颁h面變形會進一步放大火焰半徑的計算誤差,最終導致層流燃燒特性參數(shù)計算差異變大。接著,... 

【文章來源】：西華大學四川省

【文章頁數(shù)】：99 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

賈亮等給出的不同摻氫比和當量比條件下的球形火焰?zhèn)鞑ゼy影圖片

西華大學碩士學位論文7碳含量增加，沼氣-氫燃料的火焰穩(wěn)定性得到改善。Zhou等[40]通過試驗和仿真研究了點火能量對CH4/N2/O2/He混合物的膨脹球形火焰?zhèn)鞑ミ^程的影響，以減小點火能量對準確確定層流火焰速度的影響。研究表明：提高點火能量可以提高初始火焰?zhèn)鞑ニ俣龋瑪U大受點火能量影響的火焰軌跡范圍，但隨著點火能量的增加，速度和范圍的增加率減�；邳c火能量在初始階段的最小火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊内厔�，通過考慮初始火焰?zhèn)鞑ニ俣群湍芰渴睾悖贸鲎钚】煽奎c火能量。圖1.4樊祥山等給出的不同壓力下的火焰擴張情況Fig.1.4FlameexpansionunderdifferentpressuresgivenbyFanXiangshanetal.1.3紋影圖片處理技術研究現(xiàn)狀定容燃燒試驗平臺采用高速攝像機記錄球形膨脹火焰的傳播過程，得到海量的紋影圖片數(shù)據(jù)，后期的紋影圖片數(shù)據(jù)處理工作是一項非常費時且艱巨的任務。隨著計算機技術的發(fā)展，圖片處理軟件越來越強大，國內外學者們紛紛采用計算機處理圖片數(shù)據(jù)[41-43]，一般基于Photoshop[45-46]和MATLAB[47-50]等軟件編寫紋影圖片處理程序。

定容燃燒火焰半徑評價體系及計算方法研究8紋影圖片處理首先要準確定位紋影圖片的火焰邊緣[44,47,51-52]，獲取火焰邊緣輪廓點，定位越準確，圖片處理的精度越高，如圖1.5所示，為梁俊杰[53]采用canny算子進行邊緣檢測的結果。李福勝[54]在研究甲烷/氫氣預混層流火焰?zhèn)鞑r，基于MATLAB軟件編寫批量處理程序，讀取紋影圖片，轉化為灰度圖，然后進行排除雜點和降噪處理，最后采用sobel算子提取火焰前鋒面輪廓。梁俊杰[53]在研究甲烷-正庚烷混合物的預混層流燃燒特性時，將紋影圖片進行差幀處理以抑制噪聲，然后采用canny算子進行邊緣檢測和按列掃描的方式來提取火焰邊緣輪廓點，最后使用圓弧擬合法和面積法來計算火焰?zhèn)鞑グ霃�，并比較了兩種方法的差異。Lapalme等[55]開發(fā)了一種火焰邊緣檢測方法來檢索火焰半徑，包括四個步驟：第一，進行去背景操作以減少噪聲；第二，在兩個點火電極的每一側取消20°大小的三角形火焰區(qū)域來消除凸起；第三，根據(jù)去背景后圖像進行邊緣檢測；第四，根據(jù)火焰邊緣識別出最小圓，得出火焰?zhèn)鞑グ霃�。圖1.5梁俊杰基于canny算子的邊緣檢測結果與原始火焰圖片對比Fig.1.5ComparisonofedgedetectionresultsbasedoncannyoperatorwithoriginalflamepicturesgivenbyLiangJunjie獲取火焰邊緣輪廓點之后，則進入了計算半徑的關鍵一步，半徑計算方法多種多樣，精度各異。針對火焰前鋒面比較光滑，表現(xiàn)為圓或者橢圓的較為規(guī)則的球形火焰，許多學者對火焰前鋒面邊緣進行圓弧擬合來得到火焰半徑，通常包括圓擬合和橢圓擬合[56-59]，如圖1.6所示[56]。Bouvet等[56,60]、Tahtouh等[57]和Halter等[61]通過圓方程擬合火焰前鋒面，具體步驟為：第一，去背景以增強火焰前鋒面檢測效果；第二，基于火焰前鋒面的最?

【參考文獻】：
期刊論文
[1]定容燃燒火焰?zhèn)鞑グ霃綔y量準確度的研究[J]. 韓志強,肖邦,蘇慶鵬,吳學舜,錢云壽.  內燃機學報. 2019(05)
[2]氮氣稀釋氣對天然氣燃燒特性的影響[J]. 曾文,劉靖,馬洪安,劉愛虢,劉凱,梁雙,李瑋薇.  熱科學與技術. 2019(03)
[3]2-甲基四氫呋喃-空氣混合氣層流燃燒特性[J]. 樊祥山,郭之益,王井山,何本壯,秦明元,王錫斌.  內燃機學報. 2019(01)
[4]生物質氣燃燒穩(wěn)定性與層流燃燒特性的試驗[J]. 曾文,李瑋薇,羅虎,何昊宸,劉宇,陳保東.  航空動力學報. 2018(09)
[5]初始溫度和初始壓力對甲烷-甲醇裂解氣預混層流燃燒特性的影響[J]. 秦靜,徐鶴,裴毅強,左子農,盧莉莉.  吉林大學學報(工學版). 2018(05)
[6]正丁醇/正庚烷預混層流燃燒特性的試驗研究[J]. 李格升,張海亮,張尊華,梁俊杰.  華中科技大學學報(自然科學版). 2018(07)
[7]全球油氣資源分布與勘探發(fā)現(xiàn)趨勢[J]. 姜向強,田納新,殷進垠,陶崇智,王大鵬.  當代石油石化. 2018(06)
[8]異辛烷摻混乙醇在高溫下層流預混燃燒特性的研究[J]. 張燁苗,李倩倩,閆治宇,黃佐華.  西安交通大學學報. 2018(07)
[9]1-戊烯和2-甲基-2-丁烯的層流燃燒速率的測量[J]. 程鈺,胡二江,呂鑫,李孝天,黃佐華.  工程熱物理學報. 2018(03)
[10]車用內燃機技術發(fā)展趨勢[J]. 蘇萬華,張眾杰,劉瑞林,喬英俊.  中國工程科學. 2018(01)

博士論文
[1]層流預混氣體點火與火焰?zhèn)鞑サ哪M與實驗研究[D]. 張偉闊.重慶大學 2018
[2]甲烷/氫氣預混火焰?zhèn)鞑ゼ盎鹧驿h面胞狀結構特性研究[D]. 李福勝.北京交通大學 2018
[3]甲烷-正庚烷混合物預混層流燃燒特性研究[D]. 梁俊杰.武漢理工大學 2017
[4]汽油替代燃料燃燒機理研究與火焰?zhèn)鞑ニ俣葴y量[D]. 鄭東.清華大學 2016

碩士論文
[1]容彈上用定容法測量層流燃燒速度的研究[D]. 周康泉.浙江大學 2019
[2]定容燃燒彈及其數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)的設計[D]. 周旋.浙江大學 2017
[3]雙火花塞對天然氣定容燃燒影響的試驗研究[D]. 崔昊.吉林大學 2016
[4]基于定容燃燒彈實驗系統(tǒng)的火花塞點火特性研究[D]. 王瑜.西華大學 2016
[5]乙醇—空氣混合氣激光點火燃燒特性試驗研究[D]. 王洪濤.浙江大學 2016
[6]我國石油貿易影響因素與安全問題分析[D]. 鄔莎.首都經濟貿易大學 2015
[7]球形火焰半徑測量技術研究及計算機實現(xiàn)[D]. 李龍歡.武漢理工大學 2014
[8]合成氣層流預混火焰燃燒特性實驗與數(shù)值研究[D]. 周鎮(zhèn).中國科學院研究生院（工程熱物理研究所） 2013
[9]定容燃燒彈實驗數(shù)據(jù)處理技術的研究[D]. 劉磊.武漢理工大學 2011



本文編號：3532164