气泡羽流空隙率的计算及其不稳定规律的研究

在气液两相流中,气相和液相各自有不同的流场,而液相的速度场取决于气泡的运动特性。空隙率是气液两相流中描述气泡分散相间相互作用的一个重要的参数,通过对气泡羽流的空隙率分布分析,可了解气泡羽流的运动机理与实验条件之间的关系。本文采用图像处理的方法测量在高密度气泡下的瞬时空隙率分布。对拍摄的图片进行预处理,得到其灰度图像和灰度值,建立其局部灰度值与投影空隙率间的相关关系,进一步计算出气泡羽流的不同位置处的空隙率值分布,在此基础上分析不同工况下空隙率值的分布情况及其对气泡羽流结构的影响。结果表明：该方法适合用于气液两相流空隙率的测量,在纵横比为1.0时,气泡羽流的结构受压强影响小,羽流结构稳定;纵横比为1.5和2.0时,随着压强的增大,羽流结构呈现不稳定。     

气泡羽流空隙率的计算及其不稳定规律的研究

摘要：在气液两相流中，气相和液相各自有不同的流场，而液相的速度场取决于气泡的运动特性。空隙率是气液两相流中描述气泡分散相间相互作用的一个重要的参数，通过对气泡羽流的空隙率分布分析，了解气泡羽流的运动机理与实验条件之间的关系。本文采用图像处理的方法测量在高密度气泡下的瞬时空隙率的分布。对拍摄的图片进行预处理，得到其灰度图像和灰度值，获得其局部灰度值与投影空隙率间的互相关曲线及相互关系式，进一步计算出气泡羽流的不同位置处的空隙率值分布，在此基础上分析不同工况下空隙率值的分布情况及其对气泡羽流结构的影响。结果表明：该方法适合用于气液两相流空隙率的测量，在纵横比为1.0时，气泡羽流的结构受压强影响小，羽流结构稳定；纵横比为1.5和2.0时，随着压强的增大，羽流结构呈现不稳定。     

基于PIV测量技术的变曝气量下气液两相流速度场研究

粒子图像测速技术(PIV)作为一种无扰的全流场速度测量手段,在多相流研究领域具有较高的学术意义和实用价值。本研究针对曝气过程中的复杂气液两相流动,使用高速摄影机获取气液两相流流场的高帧图像,再通过图像预处理手段及PIV测速算法得到气液两相流速度场信息,并对不同工况下气液两相流的流态流速规律进行了研究分析。本文提出的图像预处理方案,通过采用图像的运动目标分割、降噪与反相等手段进行图像预处理,可以有效地减少后续速度场计算中的信息量及误差。研究结果为工业生产过程中有效提高曝气效率提供了重要的参考依据。     

图像阈值计算方法及岩石薄片中矿物信息提取

从灰度图像阈值化（二值图像）的定义入手，介绍灰度图像阈值化的基本理论，在此基础上总结目前应用较广的几种灰度图像阈值化计算方法。应用花岗岩薄片的灰度图像，以黑云母粒子的提取为实例，用自编ＴＵＲＢＯＰａｓｃａｌ计算程序对几种不同的数值方法进行计算，对黑云母提取的阈值进行比较，认为用互级方差最大值法提取黑云母粒子较为有效。     

不同曝气量和纵横比下针孔喷射气泡羽流摆动特性的数值模拟研究

该文采用三维欧拉-欧拉法结合标准k-ε紊流模型模拟了矩形鼓泡塔内针孔喷射的气泡群的瞬时流动特性,并开展了纵横比和曝气量对气泡羽流摆动特性的影响分析。数值模拟结果很好地复现了低空隙率气泡羽流的周期性运动特性。当纵横比H/W=1.0时,气泡羽流的流动形态和结构稳定;当纵横比H/W=2.25和H/W=3.0时,气泡羽流的流动形态不稳定,呈现周期性摆动规律。在模拟计算中曝气量Q_0的范围为13.3 mL/s–170.4 mL/s。随着Q_0的增加,气泡羽流摆动周期减小并且趋于稳定,液体的含气率在增加并呈线性趋势;两种纵横比对气泡羽流的摆动周期和气体总空隙率的影响较小。     

稀疏气泡流动的粒子跟踪测速技术研究

采用动态阈值技术实现了对气泡图像的正确分割,利用灰度加权方法提高了气泡颗粒的定位精度。根据稀疏气泡流动图像的特点,提出了一种新的基于相关的粒子跟踪测速算法（2-HPTV）。通过进行两时刻中围绕待研究气泡所取的两个小的诊断窗口的相关运算,成功实现了气泡颗粒的轨迹追踪。实验表明本文算法较传统的PIV技术在测速精度上有很大程度的提高,与4帧粒子跟踪测速算法相比,降低了对摄像机帧频的要求,具有较强的实用性。     

生物倍增反应器气泡流态特性分析

利用激光粒子图像测速技术(PIV)对生物倍增反应器在7种不同进水流量下的气泡流态特性进行了测量和分析,利用特征正交分解方法对所测2个截面的气泡流场进行分解,提取流场中含能大尺度结构。结果表明, 进水流量的增加导致了气泡轴向速度减小,径向速度增大,气泡附壁效应增强;不同进水流量对气泡的扰流影响程度不同,气泡流态的速度场和涡量面积分布存在差异,在特定工况下气泡流场产生了涡旋。上部区域进水流量为0时,1阶模态占能比例最高,约为7.2%;下部区域进水流量为0.18 m3/h时,1阶模态占能比例最高,约为4.5%。低阶特征模态中存在明显的大尺度结构,且大尺度的流动结构与液相混合行为间接相关。当进水流量为0.90 m3/h时,2个截面的涡量面积分布最均匀,气泡死区最少,此时气泡流态最佳。在本试验条件下,进水流量为0.90 m3/h时,反应器整体气泡流态最佳。     

基于液态缩尺模型的大空间下送中回分层空调回风汇流速度场研究

选择某大空间实型建筑,根据相似理论建立液态模型实验台,研究大空间下送中回分层空调回风流场的汇流特性。论文利用二维微元汇流叠加方法获得汇流速度理论公式,利用粒子图像测速技术PIV(Particle Image Velocimetry)拍摄回水流场,获得其速度矢量信息;实验发现计算得到回风流场的理论速度值与实验速度值存在较大的偏差,对二维汇流速度理论公式修正后,平均相对误差减少到8.5%。论文最后通过相似比例提出大空间下送中回分层空调回风二维汇流速度半经验公式,这为大空间建筑下送中回热环境研究提供了理论参考。     

基于SLIC的哨兵1号雷达数据水体信息提取

针对水域面积较少时水体信息提取困难的问题,提出了以Sentinel-1A SAR为数据源,用简化的SLIC超像素分割算法对图像进行分割,根据相似度将分割后图像进行分层区域合并,将图像二值化得到最终水体信息的方法。将提取的信息与Otsu阈值法提取的水体信息进行对比分析,结果表明：水体提取算法相比Otsu阈值法有效提升了水体信息提取的效率和精度,对于防汛减灾具有重要的科学价值。将提出的方法应用于2019年7月份的株洲洪水监测,取得了较好的效果。     

射流理论在水环境保护中的应用

从污水海洋处置工程、射流冲沙清淤、射流曝气改善水质、空化射流治理湖泊富营养化以及气泡羽流阻止盐水入侵等方面对射流理论在水环境保护中的应用进行了综述和分析,并指出应从理论、试验与实际应用等各方面继续加强对射流的研究。     

一种改进的粒子图像测速混合算法研究

粒子图像测速技术作为一种新的流场测速方法能够在不干扰流场的情况下获得整个流场的速度信息。粒子图像测速技术最关键的步骤在于粒子匹配。针对粒子密度分布不均匀、流场不同等实际情况,提出了混合算法,即结合互相关和松弛算法能够更准确地搜索粒子,进而对粒子进行匹配。对3种匹配算法的匹配概率进行比较分析,发现混合算法能更准确地分析粒子的运动状态,减少错误矢量的产生;另外,对松弛算法进行改进,通过优化筛选加权因子发现改进的松弛算法在运行速度上相比原始算法有了较大提高,匹配率与原始算法基本一致。     

粒子测速系统在潮汐河口河工模型试验中的应用

在潮汐河口河工模型试验中采用粒子测速(PIV／PTV)系统测量流场，具有快速、精度高的优点，开发的PIV／PTV系统数据处理分析软件，可实现模型试验中流场的可视化。     

曝气池中气液两相流速度场分布的实验研究与数值模拟

气液两相流广泛存在于水利工程、废水处理等领域,其在气液装置中的流型流态及速度场分布可直接影响装置运行效能。本文采用实验研究与数值模拟相结合的方法,对圆柱形气液装置进行PIV实验,获得了准确的气液两相流气相速度场分布;在充分考虑湍流、曳力、升力、湍流分散力等作用下,采用欧拉-欧拉双流体模型和气泡群平衡模型对气液两相流流场进行了数值模拟,并将模拟结果与实验结果进行验证,所得结果误差控制在10%左右。结果表明,本文提出的模拟方法在气液两相流模拟中能够得到较准确的两相流动规律和速度场分布情况。     

圆管湍流近壁结构的DPIV实验研究

采用粒子数字图像测速(DPIV)对充分发展的圆管湍流进行了研究，测量结果和直接数值模拟结果的比较，表明作者开发的DPIV技术可取得满意的精度。在此基础上通过瞬时脉动速度场对圆管湍流的近壁结构进行了研究，并在近壁结构中检测出涡诱导的喷发和扫掠、低速条带和流向涡结构等拟序结构，而且发现低速条带和涡的诱导是低速流体喷发的必要条件。     

THE VOID FRACTION DISTRIBUTION IN TWO-DIMENSIONAL GAS-LIQUID TWO PHASE FLOW USING IMAGE PROCESS METHOD

1. INTRODUCTION Bubble-driven plumes have been widely used in industrial plants or environmental applications. Including aeration in wastewater treatment, gas stirring of liquid metal, desertification of reservoirs,ice prevention in lakes, etc.. Generally…     

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。     

应用PIV进行二维后向台阶流流动特性的研究(1)二维后向台阶流的旋涡结构的研究

利用PIV技术，对二维后向台阶定常流的瞬态速度场进行了测量，得到层流至湍流情况下定常流流场中旋涡的生成、发展和演化的现象和规律。本文分析了各种情况下旋涡结构特点、讨论了与时均流场和自由剪切层的区别，还给出了二维后向台阶流的拓扑结构。     

The importance of hydrodynamics in UV advanced oxidation reactors.

The flow field of UV reactors was characterised experimentally using particle image velocimetry (PIV) and modelled with computational fluid dynamics (CFD). The reactor flow was integrated with the radiation fluence rate and photolysis kinetics to calculate the overall conversion of photo-reactant components in annular UV reactors with an inlet parallel and perpendicular to the reactor axis. The results indicated that the fluid flow distribution within the reactor volume affects photo-reactor performance.