基于纹影和MIE方法的气液两相流同场测试系统及处理方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于纹影和MIE方法的气液两相流同场测试系统及处理方法，其中，该系统主要包括：两个凹透镜、光源、两个反光镜、两个相机、刀口、分光镜和自动调节装置，其中，在待测定容弹左右两侧预设位置处分别设置两个凹透镜，待测定容弹与左侧凹透镜之间放置分光镜，分光镜上设置自动调节装置，分光镜上方和下方预设位置处分别设置两个相机，待测定容弹右侧斜上方、第二凹透镜左侧斜上方之间设置光源，待测定容弹下端的左侧、上端的右侧分别设置两个反光镜，右侧相机与附近反射镜之间设置刀口。该系统实现同时使用纹影和MIE方法对气液两相流同场进行测试，保证能够准确的采集到同一时刻定容弹内部状况图像，并保证采集图像的精度以及效率。的精度以及效率。的精度以及效率。

【技术实现步骤摘要】
基于纹影和MIE方法的气液两相流同场测试系统及处理方法


[0001]本专利技术涉及动力能源
，特别涉及一种基于纹影和MIE方法的气液两相流同场测试系统及处理方法。

技术介绍

[0002]新时代的发展过程中，发动机在工业、日常生活、军事等各行各业都占据重要位置，推动着社会的发展，针对发动机的研究从未停止过。发动机内部火焰燃烧、碳烟排放以及喷雾系统的研究对提升发动机热效率、降低碳排放量而言有着重要的作用。为了研究发动机整体性能，模拟发动机内部运行工况，需要做到对发动机内部进行可视化处理，获取需求的数据。
[0003]目前发动机可视化研究中，最常用的手段有MIE散射法，纹影法以及激光诱导法，都能满足一定精度的获得火焰燃烧及喷雾喷射过程中的图像。这些方法都能够提供收集数据图像的方法，能够促进发动机研发与进步。
[0004]在发动机可视化方面，实现对图像的采集是个重要步骤，采集获得的图片是整个实验的核心。各种方法之间有着各自的优缺点，比如MIE较为直观，但不能展现出肉眼可见的流程，纹影法能够获得整体环境的气场波动，显示出肉眼不可见的流场，但又不够直观等。因此，在定容弹内部研究中，针对每种方法存在缺点，现有技术一般需要分别采用多种方法进行多次测量，采集多个图像，再利用计算机进行分析、对比和调整等，但该种测试方法需要分别采用不同的方法进行测试，操作过于繁琐，且采集的图像并不是定容弹同一时刻的内部状况图像，图像的精准度无法被保证。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0006]为此，本专利技术的一个目的在于提出一种基于纹影和MIE方法的气液两相流同场测试系统。
[0007]本专利技术的另一个目的在于提出一种基于纹影和MIE方法的气液两相流同场测试处理方法。
[0008]为达到上述目的，本专利技术一方面实施例提出了基于纹影和MIE方法的气液两相流同场测试系统，包括：待测定容弹、第一凹透镜、第二凹透镜、光源、第一反光镜、第二反光镜、第一相机、第二相机、刀口、分光镜、自动调节装置和上位机，其中，在所述待测定容弹左右两侧预设位置处分别设置所述第一凹透镜和所述第二凹透镜，所述待测定容弹与所述第一凹透镜之间放置所述分光镜，所述分光镜上设置所述自动调节装置，所述分光镜上方和下方预设位置处分别设置所述第一相机与所述第二相机，所述待测定容弹右侧斜上方、所述第二凹透镜左侧斜上方之间设置所述光源，所述待测定容弹下端的左侧、上端的右侧分别设置所述第一反光镜和所述第二反光镜，所述第二相机与所述第一反射镜之间设置刀口，所述上位机分别与所述第一相机、所述第二相机、所述自动调节装置、所述待测定容弹
连接。
[0009]本专利技术实施例的基于纹影和MIE方法的气液两相流同场测试系统，在进行图像采集过程中，为保证分光镜角度的准确性，在分光镜下安装自动调节装置，由电脑端进行调控；同时，系统对于气液两种情况都能够兼容，保证能实现气液两相流同场测试；整体系统通过电脑端的采集信号能保证两台相机能够同时采集数据，保持同步，并后续收集采集到的图片；相较于传统光路有一定程度的改变，能够确保MIE散射法和纹影法同时实现，且采集到同一时刻定容弹内部状况图像，并保证采集图像的精度以及效率，最终采集图片经过程序的处理，再对比两者图片，从而保证最终结果的准确性以及可用性；另外在整体图像采集中，并不会干扰到定容弹内部的运行过程，属于缸外检测，更加方便，同时由于并未影响到实验，所收集到的数据也将更加精准。
[0010]另外，根据本专利技术上述实施例的基于纹影和MIE方法的气液两相流同场测试系统还可以具有以下附加的技术特征：
[0011]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述待测定容弹、所述光源、所述第二凹透镜、所述分光镜、所述第二反光镜和所述第二相机构成MIE散射测试结构。
[0012]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述待测定容弹、所述光源、所述第一凹透镜、所述第二凹透镜、所述分光镜、所述第一反光镜和所述第二反光镜、刀口、第一相机构成纹影测试结构。
[0013]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述自动调节装置用于将所述分光镜调整至光线通过所述待测定容弹后能够被所述第一相机和所述第二相机同时采集到的位置。
[0014]为达到上述目的，本专利技术另一方面实施例提出了基于纹影和MIE方法的气液两相流同场测试处理方法，包括以下步骤：步骤S1，将所述光源打开形成平行光，使所述平行光通过所述第二反射镜和所述第二凹面镜入射至所述待测定容弹；步骤S2，利用所述自动调节装置调整所述分光镜、所述第一相机和所述第二相机位置，使通过所述待测定容弹后的平行光对分后被捕捉；步骤S3，利用所述上位机控制喷油器喷油同时使得所述第一相机和所述第二相机开始拍摄，得到同一时刻的定容弹内部的第一结果图像和第二结果图像，并上传至所述上位机；步骤S4，利用所述上位机分别对所述第一结果图像和第二结果图像进行预处理后，分别测量两个结果图像数据；步骤S5，根据所述两个结果图像数据进行对比，以去除所述第一结果图像和第二结果图像中的误差数据，得到两个最优图像。
[0015]本专利技术实施例的基于纹影和MIE方法的气液两相流同场测试处理方法，在进行图像采集过程中，为保证分光镜角度的准确性，在分光镜下安装自动调节装置，由电脑端进行调控；同时，系统对于气液两种情况都能够兼容，保证能实现气液两相流同场测试；整体系统通过电脑端的采集信号能保证两台相机能够同时采集数据，保持同步，并后续收集采集到的图片；相较于传统光路有一定程度的改变，能够确保MIE散射法和纹影法同时实现，且采集到同一时刻定容弹内部状况图像，并保证采集图像的精度以及效率，最终采集图片经过程序的处理，再对比两者图片，从而保证最终结果的准确性以及可用性；另外在整体图像采集中，并不会干扰到定容弹内部的运行过程，属于缸外检测，更加方便，同时由于并未影响到实验，所收集到的数据也将更加精准。
[0016]另外，根据本专利技术上述实施例的基于纹影和MIE方法的气液两相流同场测试处理方法还可以具有以下附加的技术特征：
[0017]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述步骤S4具体包括：步骤S401，对所述第一结果图像和所述第二结果图像进行预处理；步骤S402，对预处理后的第一结果图像和第二结果图像的像素点、对应的喷嘴进行定位，并测量贯穿距和火焰锥角，以求解两个火焰体积；步骤S403，根据两个图像的像素点分别求解两个火焰像素占据位置；步骤S404，根据所述两个火焰体积和所述两个火焰像素占据位置计算出两个火焰面积，以作为两个结果图像数据。
[0018]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述预处理中依次对所述第一结果图像和第二结果图像进行灰度化、降噪、裁剪和旋转。
[0019]本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0020]本专利技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于纹影和MIE方法的气液两相流同场测试系统，其特征在于，包括：待测定容弹、第一凹透镜、第二凹透镜、光源、第一反光镜、第二反光镜、第一相机、第二相机、刀口、分光镜、自动调节装置和上位机，其中，在所述待测定容弹左右两侧预设位置处分别设置所述第一凹透镜和所述第二凹透镜，所述待测定容弹与所述第一凹透镜之间放置所述分光镜，所述分光镜上设置所述自动调节装置，所述分光镜上方和下方预设位置处分别设置所述第一相机与所述第二相机，所述待测定容弹右侧斜上方、所述第二凹透镜左侧斜上方之间设置所述光源，所述待测定容弹下端的左侧、上端的右侧分别设置所述第一反光镜和所述第二反光镜，所述第二相机与所述第一反射镜之间设置刀口，所述上位机分别与所述第一相机、所述第二相机、所述自动调节装置、所述待测定容弹连接。2.根据权利要求1所述的基于纹影和MIE方法的气液两相流同场测试系统，其特征在于，所述待测定容弹、所述光源、所述第二凹透镜、所述分光镜、所述第二反光镜和所述第二相机构成MIE散射测试结构。3.根据权利要求1所述的基于纹影和MIE方法的气液两相流同场测试系统，其特征在于，所述待测定容弹、所述光源、所述第一凹透镜、所述第二凹透镜、所述分光镜、所述第一反光镜和所述第二反光镜、刀口、第一相机构成纹影测试结构。4.根据权利要求1所述的基于纹影和MIE方法的气液两相流同场测试系统，其特征在于，所述自动调节装置用于将所述分光镜调整至光线通过所述待测定容弹后能够被所述第一相机和所述第二相机同时采集到的位置。5.一种基于纹影和MIE方法的气液两相流同场测试处理方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：董全，樊旭，倪佐，王定文，夏天峰，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：