水中气泡界面的光强研究

通过菲涅耳公式,对气泡内外界面的光强进行了计算,得出气泡界面第2次反射光强I′2s和I′2p(内表面)、折射光强I2s和I2p(外表面)的一般规律,及不同偏振态的光线在界面第n次反射和折射后的光强与第2次光强的关系。理论和实验均表明,光在气泡界面连续反射4次后基本消失。最后通过激光和CCD相机抓拍到水中气泡的图像,能明显获得出射光线轨迹,实验测量出射光强的值与理论计算值相吻合。     

基于小波多尺度分析的PIV互相关算法研究

随着计算机和图像处理方法的迅猛发展，粒子图像测速仪(Particle Image Velocimetry简称PIV)和图像测量技术得到了迅速的发展。本文研究了基本的互相关算法和基于快速傅立叶变换的互相关算法，以图像互相关理论为基础，借鉴小波变换和多尺度分析的思想，设计了一个分层匹配算法，克服了傅立叶变换不易提供信号完全信息的缺陷。最后，在VISUAL FORTRAN环境下实现了算法，处理模拟粒子图像的结果与模拟数据比较吻合。将该算法应用于实际拍摄的水垫塘中固液两相流图像，也收到了良好效果。     

Visual Fortran下位图的读写技术

对基于Visual Fortran平台的位图文件的读，写等技术进行了详细介绍，并设计了通用性较强的相应的子程序。     

多喷孔射流的三维紊流数值模拟及消能分析

多喷孔淹没式套筒阀是一种用于压力管道的新型消能型式,它是利用多股多层喷孔使水流高速喷出后在消力池内卷吸、掺混,形成强烈紊动水流来消减能量。喷孔的大小、数量以及布置方式决定了该消能工的消能效率。本文采用RNGk-ε紊流模型对管道出口多喷孔射流消能进行了三维数值模拟研究,对喷孔的优化布置方式进行初步的探索,对该消能工的消能机理以及其它水力特性也进行了分析讨论。提出了断面余能比概念,并以此通过分析比较不同喷孔个数以及喷孔布置方式下的消能效果,发现喷孔交错梅花状布置的消能效果明显优于平行排列的布置方式,给出了断面比能与喷孔个数的变化曲线。     

基于MATLAB的泄洪洞气泡运动轨迹检测

针对高水头泄洪洞气泡运动轨迹难以测定的情况,设计并制造了比尺为1∶100的雅砻江锦屏一级水电站泄洪洞模型,首次采用图像测量方法对泄洪洞内气泡沿程运动特性进行测量。使用高速摄像机拍摄到清晰的气泡运动图像序列,并利用MATLAB图像处理方法实现了对流场中气泡的分割识别,得到气泡的面积、形心等参数,并进一步获取了泄洪洞流场中单个气泡运动轨迹。     

基于PIV技术的水中气泡图像测速法

分析了现有粒子图像测速技术(PIV)的不足,研究气泡在水中的形态,提出了一种基于PIV技术的气泡图像测速方法.通过片光源的照明,提取气泡的二维图像信息,比较单位时间内图像信息的变化,能快速得出气泡在垂直于片光源所在平面上的速度,使在二维平面内的图像测量更加精确、迅速.     

不同直径气泡在静水中运动特性的研究

运用VOF数值模拟技术分析了水中气泡的运动特性.采用了数值模拟方法测量气泡上升过程中的形状、上升速度和气泡轨迹,采用自编程序的数字图像处理技术进行模拟结果的后处理,并对获得的结果进行讨论分析.从分析结果可以看出:直径2mm以下的小气泡呈直线或“Z”字形运动状态,直径大于2mm的气泡为螺旋运动或者更复杂的随机运动；气泡速度经过初始加速阶段以后存在明显的震荡,这个震荡幅度与气泡的长宽比有很好的相关性；气泡在上升过程中顶部和尾部速度比中部速度大,气泡尾部涡竖直方向上分布的不对称状态是气泡上升路径发生改变的主要原因.     

泄洪洞内气泡运动的图像测量方法研究

针对高水头泄洪洞气泡运动难以测定的情况,设计并制造了控制精度为1 mm的高速相机实验导轨,红色发光二极管面光源照明等设备.通过比尺为1∶100的雅砻江锦屏一级水电站泄洪洞模型,在改进实验设备的前提下采用图像测量方法对泄洪洞内气泡沿程运动特性进行测量.使用高速摄像机拍摄到清晰的气泡运动图像序列,并利用图像处理方法实现了对流场中气泡的分割识别,得到气泡的面积等参数,并进一步获取反弧段流场中气泡大小的离散尺寸分布及孔隙率.     

水气两相流中气泡运动的PTV跟踪算法研究

粒子跟踪测速（PTV）是一种全新的无扰、瞬态、全场速度测量的方法,直接跟踪流场中的示踪粒子的运动,避免了粒子图像测速（PIV）方法的平均效应,具有准确、直观的特点。但是大多数PTV算法都是针对示踪粒子的,对于气泡运动的跟踪不一定合适。本文通过比较四种算法的配对结果,采用基于群体运动特征的PTV算法和4帧法相结合,以降低误匹配率,并针对气泡的合并、破裂等特殊情况,引入粒径配对度,实现了气泡的有效跟踪。