论文题名: | 船用柴油机多孔喷雾可视化试验研究及图像处理 |
关键词: | 船用柴油机;多孔喷雾;阴影法;图像处理;特征识别;可视化实验台 |
摘要: | 为了优化船用柴油机的性能,提高燃烧效率并降低污染物排放,对船用柴油机多孔喷雾与激波特性展开研究具有重要意义。因此,建立了基于双光程高速阴影法的船用柴油机多孔喷雾可视化实验台,解决了船用柴油机密集分布的多孔喷雾在光学成像过程中互相遮挡而无法观测的难题,获得了不同喷射压力、不同背景密度下的船用柴油机多孔喷雾与激波图像。并开发了动态背景下船用柴油机多孔喷雾图像处理算法。获得了不同喷雾的喷雾前端贯穿距、喷雾远场锥角和喷雾近场锥角。该算法包括图像预处理、图像降噪、喷雾特征识别与参数计算3个部分。在图像预处理阶段,基于BiCubic插值算法和OTSU算法实现图像畸变的矫正、前景与背景图像的分割,获得更加真实的多孔喷雾图像。在图像降噪阶段,利用图像滤波和腐蚀膨胀算法,分多步去除目标区域内的椒盐噪声、孤岛噪声和半岛噪声,运用Boolean运算去除图像中的非目标区域,获得了特征清晰,边界平滑的目标图像。在喷雾特征识别与参数计算阶段,利用图像像素深度差异标识不同的喷雾和背景,在角坐标系下对10个目标子区域进行分割,并在每个区间内分别求解喷雾宏观参数。获得了清晰的船用柴油机多孔喷雾与激波图像,以及不同喷雾的喷雾前端贯穿距、喷雾远场锥角和喷雾近场锥角。 对船用柴油机多孔喷雾特性的分析结果表明,在大孔径、多喷孔、高背景密度的船用柴油机喷雾条件下,同一工况下不同喷孔中的喷雾贯穿距和喷雾锥角存在差异。喷油压力相同时,增大背景密度,不会在喷雾发展的初始阶段改变多喷孔的平均喷雾贯穿距、平均远场锥角和平均近场锥角;但在喷雾发展的中后期,会依次造成平均喷雾贯穿距减小、平均远场锥角增大和平均近场锥角增大。在相同背景密度条件下,喷油压力越大,平均喷雾贯穿距越大,平均远场锥角和平均近场锥角越小。对多孔喷雾诱导激波的分析表明:大流量、高背景密度条件使多孔喷雾产生较强的多层激波;不同喷雾所产生的激波会相互干扰和叠加,并在定容弹内碰壁、反射和往复振荡,从而在定容弹内形成复杂的流场。 |
作者: | 赵豪 |
专业: | 动力工程及工程热物理 |
导师: | 张健 |
授予学位: | 硕士 |
授予学位单位: | 哈尔滨工程大学 |
学位年度: | 2020 |