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基于MATLAB圖像處理的大缸徑定容彈中甲烷/空氣射流火焰?zhèn)鞑ヌ匦?/H1>
發(fā)布時間:2021-11-01 22:27
  在帶有預(yù)燃室的大缸徑定容燃燒系統(tǒng)中進行甲烷/空氣射流引燃主燃室內(nèi)預(yù)混氣體的實驗研究.基于MATLAB軟件平臺編寫火焰圖像批處理算法,并通過該算法進行圖像預(yù)處理進而獲取特征參數(shù);通過分析瞬時壓力曲線以及高速攝影儀拍攝的火焰?zhèn)鞑D像,研究甲烷/空氣預(yù)混射流火焰的傳播特性以及初始壓力和過量空氣系數(shù)等初始條件對射流火焰發(fā)展過程及火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊挠绊?研究結(jié)果表明:位于預(yù)燃室中的火花塞偏置會造成主燃室內(nèi)的引燃射流火焰的不均衡發(fā)展,且這種不均衡性在過量空氣系數(shù)越小時愈發(fā)嚴重;射流火焰?zhèn)鞑ニ俾孰S初始壓力和過量空氣系數(shù)的增大而減小,并且當(dāng)過量空氣系數(shù)較。é=0.8)時,射流火焰對背壓的變化較為敏感. 

【文章來源】:上海交通大學(xué)學(xué)報. 2020,54(05)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】:9 頁

【部分圖文】:

基于MATLAB圖像處理的大缸徑定容彈中甲烷/空氣射流火焰?zhèn)鞑ヌ匦? src='http://image.cnki.net/getimage.ashx?id=SHJT202005008_033'  style='max-width:500px'></p><br> 預(yù)燃室式射流火焰定容燃燒系統(tǒng)示意圖<br><p align='center'><img src='http://image.cnki.net/getimage.ashx?id=SHJT202005008_039' alt='流程圖,火焰,圖像處理,流程' style='max-width:500px'></p><br> 獲取射流火焰的傳播特征時,以火焰面積這一特征參數(shù)表征火焰的傳播發(fā)展情況較為合理,如何高效率、高精度地提取研究所關(guān)注的特征信息是至為關(guān)鍵的一點.形態(tài)學(xué)是提取圖像特征的有力工具,組合使用二值圖像的腐蝕、膨脹、開閉運算、復(fù)原重構(gòu)等基本操作,以達到準確地提取目標計算區(qū)域的目的.根據(jù)上述火焰圖像的處理步驟,火焰圖像的處理流程如圖2所示.2.2 圖像處理算法的對比分析 <br><br><p align='center'><img src='http://image.cnki.net/getimage.ashx?id=SHJT202005008_044' alt='二值化圖,火焰,二值化,圖像' style='max-width:500px'></p><br> 圖像的二值化處理有利于進一步進行數(shù)據(jù)分析,通過減少數(shù)據(jù)量使圖像變得簡單,凸顯感興趣的目標.閾值化圖像分割是一種最基本的圖像分割方法.其基本原理是選取一個或多個處于灰度圖像范圍中的灰度閾值,而后將圖像中各像素的灰度值與該閾值進行比較,并根據(jù)比較結(jié)果將圖像中的對應(yīng)像素分成兩類或多類,從而把圖像劃分成互不重疊的區(qū)域集合,達成分割圖像的目的[8].選取閾值是灰度圖像二值化最重要的步驟,不同的閾值獲取方法獲得的二值化圖像差別較大.所以,不同的閾值化圖像分割方法在一定程度上決定了所編寫的圖像處理程序能否高精度、較準確地反應(yīng)實際圖像.常用的分割方法有:直方圖雙峰法、最大類間方差法、迭代法等.由于采用直方圖雙峰法需要依據(jù)圖像的直方圖,通過對直方圖進行定量分析來確定閾值,不便于處理數(shù)量龐大的圖像.此外,不是所有形態(tài)的火焰圖像均能呈現(xiàn)出明顯的兩個波峰與一個波谷,導(dǎo)致該方法的交互性也較差,且需通過人工參與交互設(shè)定閾值,這樣會導(dǎo)致圖像精度較低,所以直接排除這種閾值分割方法,只采用迭代法和最大類間方差法對所有火焰圖像批處理.值得一提的是,采用迭代法時,某些圖像經(jīng)過反復(fù)迭代后,其開關(guān)函數(shù)依舊在變化,故設(shè)定迭代上限為50次.采用迭代法(ItM)和最大類間方差法(Otsu)的圖像處理結(jié)果如圖3所示.由圖3可知,Otsu可以更好地反映原始圖像的火焰形態(tài).甲烷的火焰內(nèi)部存在明顯的顏色差異,這主要是由于甲烷在燃燒過程中所產(chǎn)生的每一種中間產(chǎn)物都有特定的發(fā)射光譜[9].原始火焰圖像的顏色差異性導(dǎo)致圖像經(jīng)過二值化處理后,射流火焰目標區(qū)域存在較強的噪聲,而火焰內(nèi)部出現(xiàn)空隙.這就需要進一步去除火焰周圍孤立噪聲點及填充內(nèi)部孔隙.應(yīng)用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)對二值化圖像進行反復(fù)膨脹、腐蝕以及邊緣恢復(fù)等操作,獲得的處理結(jié)果與由圖像疊加法獲得的處理結(jié)果對比如圖4所示(p=0.6 MPa,λ=1.0,t=24 ms).由于火焰向前發(fā)展階段,后一張火焰圖像一定包含了前一張火焰圖像的目標區(qū)域,所以基于這一點應(yīng)用imadd函數(shù)進行圖像的疊加操作.無論是膨脹、腐蝕還是圖像疊加操作,其目的都在于將原本非連通的區(qū)域連通以進行孔隙填充,而去除孤立噪聲點則是為了通過標記連通區(qū)域,選取連通區(qū)域面積閾值以去除火焰輪廓邊緣噪聲點的干擾.由圖4可知,反復(fù)的膨脹、腐蝕會在一定程度上使得火焰邊緣的特征失真,對后續(xù)的火焰關(guān)鍵參數(shù)計算帶來誤差,因此選取圖像疊加的方式更為合理. <br><br>【參考文獻】:<br>期刊論文<br>[1]預(yù)燃室射流點火裝置的設(shè)計與性能研究[J]. 王博遠,齊運亮,王穎迪,王志,王建昕.  汽車工程. 2018(01)<br>
[2]預(yù)燃室參數(shù)對大缸徑天然氣發(fā)動機燃燒過程影響的研究[J]. 李樹生,白書戰(zhàn),邢小偉,賈迎軍,李國祥.  內(nèi)燃機工程. 2012(06)<br>
[3]CNG發(fā)動機和汽油機燃燒的比較分析[J]. 姚勇.  車用發(fā)動機. 2005(05)<br>
<br>博士論文<br>[1]不同環(huán)境條件下擴散射流火焰形態(tài)特征與推舉、吹熄行為研究[D]. 王強.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2015<br>
<br>碩士論文<br>[1]定容湍流燃燒實驗系統(tǒng)的研制[D]. 周子航.北京交通大學(xué) 2016<br>
<br><!--https://kns.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx?dbcode=CJFD&dbname=CJFDLAST2020&filename=SHJT202005008&uniplatform=NZKPT&v=V2I3bXZahaYCwGGY_ATeaVsOMLXMzze97ks2gdxLUBe_hKifbpxGglLoFXVniPRL-->
					<br/><br/>本文編號:<b>3470800</b><div style='float:right'>
					

			
				
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