稀疏泡状流中变形气泡的三维图像测量技术

研究气泡变形对于分析泡状流中气泡的受力和运动具有重要意义.设计了一种可确定稀疏泡状流中气泡空间坐标与变形参数的图像测量技术:原始图像经预处理和增强后,结合形态学方法识别出变形气泡投影的闭合轮廓.改进了分水岭方法对气泡投影进行分割,并用对称直线法确定投影中心改进Hough变换,得到椭球气泡模型的投影椭圆参数.提出了一种由两幅投影轮廓重构三维气泡模型的算法并分析了实验误差.该技术可较准确地测得气泡空间坐标和变形参数:投影椭圆的参数误差小于3个像素,气泡识别误差小于15%.     

改进的基于二维直方图的最大模糊熵分割方法

针对基于一维直方图的传统模糊熵算法对噪声敏感的问题,提出了一种新的基于二维直方图的最大模糊熵图像分割算法。新算法根据中心像素与邻域均值之间的关系划出二维灰度直方图中的有效区域,并考虑了图像的空间信息,将二维灰度直方图中像素的邻域均值的隶属度与中心像素隶属度相结合,得出新的隶属度计算方法,然后通过最大化模糊熵函数来确定图像的最优分割阈值。通过对实际图像的分割实验,表明了本文算法具有良好的去噪和图像细节保持能力。     

一种基于时间差分运动检测的改进方法

本文提出了一种基于时间差分运动检测的改进方法。首先计算时间上连续的两帧灰度图像的差分图像；然后，将得到的差分图像通过低通滤波和二值化处理；最后，利用图像序列中的多帧灰度图像计算得到一组二值图像，通过对二值图像进行像素的算术运算，提取出运动目标区域。实验结果表明：这种方法是有效的。     

氢气泡法图像的数字化处理分析

对氢气泡法产生的时间线进行数字化,把图像的灰度分布存入数组进行运算,识别氢气泡时间线的前缘和后缘。根据距氢气泡发生线最近的两条时间线的前缘或后缘间距以及氢气泡时间线的时间间隔,计算流速分布。本文还提出一种测量湍流结构的速度的方法,简称结构相关法:对两幅一定时间间隔的氢气泡图像进行数字化得到灰度数组,圈定拟序结构的一部分,利用相关原理比较两图像的数组,得到所圈定拟序结构的位移,进而求得其运动速度。     

基于Sobel算子的亚像素边缘检测方法

提出了一种基于Sobel算子的亚像素边缘检测方法。此种方法先由Sobel算子确定图像边缘的大致位置，然后用三次样条插值函数对灰度边缘图进行内插计算，使目标边缘定位达到亚像素级。对插值后的灰度边缘图，利用最大类间方差法确定阈值提取边缘。实验表明，该方法能精确定位目标边缘，优于传统的边缘检测方法。     

基于级联虚-实融合的飞机钣金零件识别方法（英文）

提出了一种级联虚实融合方法来识别具有显著相似性的各种飞机钣金零件(Sheet metal parts, SMPs)。SMP通过涉及“粗略”“精细”和“首选”阶段的级联过程进行识别和编号。该方法将虚拟工作台建模与物理工作台识别相结合。最初,通过捕获物理工作台上钣金件的主方向图像并从图像中提取8D形状描述向量来识别SMP的“粗糙”集,这导致候选SMP集的发现。随后,利用图像的灰度信息对候选SMP集进行模板匹配,以实现“精细”匹配。提出了识别可靠性的定量测量,在增强现实3D投影的帮助下启动后续的“首选”识别过程。通过实际实验验证了该方法的有效性和优越性,在测试件中达到了最高准确率96.9%。借助3D投影,人机结合准确率100%。     

结合图像局部信息的高斯混合型图像分割框架

针对现有的基于判别型或聚类型的图像,用分割方法无法处理被噪声污染的图像的现状,提出一种新的两步式图像分割框架。该框架首先利用图像的局部信息重塑图像的灰度直方图,增强了像素的类间散布性和类内紧凑性,然后将现有的基于判别型或基于聚类型图像分割方法在重塑图像上执行,从而提高了现有图像分割算法的有效性和鲁棒性。文中用典型的聚类型方法高斯混合模型来说明该框架的可行性。由于框架的两个步骤具有独立性．因此可推广到现有的其他基于像素或直方图的方法。在人工和真实图像上的实验结果证明,这种两步图像分割框架可以获得有效且鲁棒的图像分割结果。     

一种改进的模糊聚类算法在图像边缘检测中的应用

提出了一种改进的模糊聚类图像边缘快速检测算法,该算法在利用像素灰度值的同时还考虑了像素的空间信息,基于模糊集合理论将图像从灰度空间映射成一个模糊隶属度矩阵,然后将隶属度矩阵中的元素作为样本进行模糊聚类,从而提取出图像边缘。基于热力学原理选取隶属度函数,通过调节温度系数,实现图像边缘由粗到细的提取。实验证明,该方法在计算速度、滤除噪声、提取边缘等方面均优于C-均值聚类算法。     

一种优化微镜像素灰度提高数字光刻成像质量的方法

针对DMD数字光刻成像畸变问题,提出一种优化DMD微镜像素灰度值提高光刻成像质量的方法。将微镜像素的灰度值编码为0,1二进制位串,然后利用梯度下降法优化微镜像素的灰度。对矩形掩模图和T型掩模图进行仿真验证表明,两种图形的误差值(PE)分别下降了83.9%、80.5%,该方法可以较大程度地提高数字光刻成像质量。     

水中上升气泡体积变化率的图像分析技术

水中上升气泡的体积变化率是舰船自消隐特种气幕技术等诸多研究的重要基础.鉴于当前对这一体积变化率研究的紧迫需求,提出并较为深入地研究了水中上升气泡体积变化率的图像分析技术.首先,在理论研究的基础上,专门建立了分析计算的数学模型;进而给出了分析的实施方法,即利用摄像法获取水中上升气泡的图像序列,并从中得出所需图像的相关信息,再利用建立的模型即可求出其体积变化率;同时,设计了专门的实验,初步验证了这一分析技术的可行性.     

运动激波与气泡串相互作用的多介质数值模拟

通过对激波和流体界面相互作用而诱导的大变形界面演化的数值模拟,验证了Level set 方法精确模拟多个流体界面的有效性.采用间断有限元Galerkin方法求解欧拉方程得到流场解,采用5阶WENO格式求解Level set方程追踪多流体界面,界面附近的边界条件由虚拟流体方法处理.对运动激波和两个气泡相互作用过程进行了数值模拟,得到了不同时刻的压力和密度等值线分布,并分析了计算域中两个气泡同是氦气泡,以及一个是氦气泡,一个是R22气泡情况下的计算结果.计算结果表明:利用多界面Level set方程可高质量地捕捉多个流体界面,处理3种多介质流场数值模拟问题.     

竖直上升通道内微气泡湍流流动的数值模拟

为了提高气泡浓度分布预测精度,考虑流体和气泡之间的双向耦合作用,对竖直上升通道内含有微小气泡的湍流流动进行了数值模拟研究。采用直接数值模拟方法模拟流体流动,并用拉格朗日法跟踪气泡受流体和重力作用所产生的运动轨迹。气泡受力包括相间阻力、虚质量力、升力、壁面升力、压力梯度和重力等。数值模拟结果表明,通过加入壁面升力和采用双向耦合方法,可以较准确地预测气泡浓度分布和揭示气泡流动对流体湍流结构的影响。     

扰动激波冲击界面不稳定性:反射激波效应

通过平面激波绕刚体圆柱的方法形成扰动激波，采用无膜技术形成N₂/SF₆均匀界面，在竖式激波管中开展了扰动激波冲击界面Richtmyer-Meshkov (RM)不稳定性实验研究。针对3种不同的无量纲距离η(圆柱到界面距离与圆柱直径之比)情形，利用高速纹影技术及平面Mie散射技术，获得了反射激波二次冲击作用下的界面演化图像。前期工作(邹立勇等，2017)显示，入射激波冲击后，界面发展为包括中心气腔和两侧台阶的"Λ"形结构。研究结果表明:反射激波二次冲击后，"Λ"形界面首先经历相位反转，然后扰动逐渐发展增强。在η=2.0情形，界面演化为气泡，而当η=3.3和4.0时，在整体的气泡结构之外，界面中心发展为尖钉结构。获得了反射激波作用后的混合区宽度，并与理论模型结果进行了比较。在界面演化线性阶段，Meyer-Blewett(MB)线性模型结果和实验结果吻合较好。在界面演化非线性阶段，Dimonte-Ramaprabhu (DR)模型结果和实验结果吻合较好。特别地，当η=4.0时，理论与实验结果差别最小。     

无线电遥测监视小直径刀具的工况过程

小直径刀具(φ6mm以下小钻头、铣刀)加工中产生的磨、破损信号难于检测。本文基于这一问题,研究采用无线电遥测技术来传输传感器信号,并建立了CIMS,FMS加工中心钻、铣用小直径刀具的工况监视系统。研究表明:用遥测技术传输的切削过程信息是可以用来识别刀具切削状态的;小直径刀具折断快速报警的成功率在90％以上。     

射流微泡曝气器溶氧性能测试与工程应用

射流微泡曝气器是一种基于新型微泡生成机理的曝气设备,具有广泛的工程应用价值。射流微泡曝气器溶氧性能测试分析的结果表明:当新设计的射流微泡曝气器进气量从0.2m3/h增至2.0m3/h时,其氧总转移系数从0.052L/min增加到0.338L/min,理论动力效率从0.659kg/kW·h增加到4.284kg/kW·h。与其他类型曝气器相比,该型射流微泡曝气器的氧总转移系数和理论动力效率均有显著提高。此外,射流微泡曝气器应用于实际工程中,废水出水水质中化学需氧量的平均去除率可达到76.6%。     

一种全息滤波用于粒子场层析的方法

本文介绍用4F傅里叶透镜系统和全息滤波器对粒子场分布作全息记录的原理和方法。理论和实验结果表明,这种记录方法能同时准确记录位于输入平面和在其前、后相同距离平面上的粒子分布,并能根据清晰的粒子像直接判读出粒子尺寸和空间位置。若应用不同的全息滤波器,就能在输出平面上记录与滤波器相匹配的三个层次平面上的粒子分布。这种用4F系统的全息滤波记录方法,实质上是用全息术测量粒子场分布的层析法。文中还介绍了制作这种全息滤波器的原理和方法。     

展向不同间距壁面粗糙元对近壁湍流拟序结构的影响

采用氢气泡流动显示技术,研究了壁面不同展向间距粗糙元对近壁湍流拟序结构的影响.实验中粗糙元布置在氢泡丝前,其间距按如下两种排列设置:粗糙元直径的0、1和3倍,等间距1、2和4cm;每种情况粗糙元直径均为2.3、4和6mm.基于平均流速和水力直径的流动雷诺数从14000到48000变化.实验观测了光滑壁面和粗糙元壁面的近壁湍流拟序结构条带特征.发现:对于两种不同排列,相同雷诺数和相同粗糙元间距条件下条带有量纲间距均随着粗糙元直径增大而减小,条带有量纲高度均随粗糙元直径的增大而增大;相同雷诺数和相同直径粗糙元条件下条带有量纲间距均随着展向间距增大而增大,条带有量纲高度均随展向间距的增大而减小.粗糙元壁面湍流条带有量纲间距均比光滑壁面小,条带有量纲高度均比光滑壁面大.研究结果对近壁湍流的流动控制具有重要指导意义.     

锐孔气泡形成周期及影响因素的研究

气液反应器和工艺设备中存在大量的气泡,要建立准确预测气泡形成特性的计算模型,就需要详细了解气泡的形成过程,通过 CLSVOF 数值模拟方法配合实验验证对锐孔气泡形成过程进行了研究。着重讨论了气流量和孔径对气泡形成的影响,并研究了气泡在形成阶段的动力学特性和孔口处气泡的脱离。通过模拟数据和实验数据的分析结果,结合犉狉数和犅狅数关系图得出:气泡从不发生相互扰动到气泡之间发生合并与破裂的过渡阶段中,气泡锐孔处的进气速度随着孔径的增大而减小。     

PIV中提取速度信息的一种新方法

通过对PIV中粒子图像固有特点的研究，提出了一种新的速度信息提取方法。该方法先通过模拟人眼判断粒子图像中心点的过程来获得粒子的中心点，再利用这些中心点之间的相关关系求取速度。以内燃机缸内流场的PIV实测图像为例，通过与直接FFT变换求相关的方法进行比较，阐明了该方法的特点。