[发明专利]气体燃料在本生灯燃烧过程中火焰传播速度的测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种火焰传播速度的测量方法。

背景技术

火焰传播速度是指平面火焰波面沿着垂直其表面方向上通过邻近未燃气体移动的速度。火焰传播速度是可燃气体混合物的一个基本常数，它不仅在考虑火焰的稳定性方面有很大的实际意义，而且在研究火焰的传播理论方面也具有很大的理论价值。然而平面火焰波面仅能在非常特殊的条件下才能得到，几乎在所有的实际情况下，火焰波面不是扭曲，就是不与气流速度相垂直，因此很难直接进行测量。常用的火焰传播速度计算方法有古伊火焰面积法、本生灯火焰法、喷嘴法、颗粒示踪法等。而这些方法都存在一些问题，如古伊火焰面积法存在没有考虑发光锥体顶部变圆和烧嘴壁处的散热问题，而使火焰传播速度有所改变；本生灯火焰法使焰尖变圆和焰锥底部扩张所造成的误差有较大的消除，但采用的锥形面积模型计算，使结果较为粗略；喷嘴法只能够进行火焰传播速度的计算，而不能进行火焰结构的描述；颗粒示踪法过于复杂，不宜作为常用的火焰传播速度的测量方法。上述都不能既简单又准确的计算火焰传播速度。

2004年12月，《燃烧科学与技术》第10卷第6期第526-528页的《应用图象处理技术进行预混层流火焰传播速度的在线测量》公开了一种采用二值化的图像处理方法在线测量火焰传播速度的方法，这种方法实现了非接触火焰传播速度的测量，但其测量准确度较低。

发明内容

本发明是为了解决现有的应用二值化的图像处理技术对气体燃料在本生灯火焰过程中测量火焰传播速度的测量结果准确度低的问题，从而提供基于曲面积分图像处理技术的气体燃料在本生灯燃烧过程中火焰传播速度的测量方法。

基于曲面积分图像处理技术的气体燃料在本生灯燃烧过程中火焰传播速度的测量方法，它由以下步骤实现：

步骤一、在本生灯燃烧器中通入流量为Q的气体燃料，并将所述气体燃料在本生灯燃烧器的管口点燃，产生本生灯火焰；

步骤二、使用CCD成像仪对本生灯火焰进行N次成像，获得N张图像；

步骤三、对步骤二获得的每张图像进行亮度分析、边缘提取后进行曲线拟合，获得拟合后的曲线；

步骤四、将步骤三获得的拟合后的曲线围成的区域进行曲面积分，获得每张图像中本生灯火焰内焰锋面的表面积；

步骤五、将N张图像中本生灯火焰内焰锋面的表面积求平均，获得当前本生灯火焰内焰锋面的表面积值F；

步骤六、根据公式：S_n=Q/F

获得本生灯火焰的传播速度S_n；

所述Q为正数；

所述N为正整数。

有益效果：本发明采用非接触的方式测量火焰传播速度，对本生灯火焰法使焰尖变圆和焰锥底部扩张所造成的误差有较大的消除，同时对本生灯火焰采用火焰轮廓曲线拟合，来替代锥形法引入的误差，使测量结果准确度提高5%~15%，且不会破坏火焰本体结构；本发明使用CCD成像仪对火焰进行成像，采集数据后进行处理，测量过程简单。

附图说明

图1是本发明方法的流程示意图；图2是本发明具体实施方式七中实验装置结构示意图；图3是本发明具体实施方式七的实验中采集的火焰锋面示意图；图4是本发明具体实施方式七的实验中火焰锋面的特征图；图5是本发明具体实施方式七的实验中的火焰锋面拟合曲线图；图6是本发明测量火焰传播速度的原理示意图。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1说明本具体实施方式，基于曲面积分图像处理技术的气体燃料在本生灯燃烧过程中火焰传播速度的测量方法，它由以下步骤实现：

步骤一、在本生灯燃烧器16中通入流量为Q的气体燃料，并将所述气体燃料在本生灯燃烧器16的管口点燃，产生本生灯火焰；

步骤二、通过设置在CCD成像仪17光输入端的调焦望远镜18调整本生灯火焰与CCD成像仪17之间的焦距，然后使用CCD成像仪17对本生灯火焰进行N次成像，获得N张图像；

步骤三、对步骤二获得的每张图像进行亮度分析、边缘提取后进行曲线拟合，获得拟合后的曲线；

步骤四、将步骤三获得的拟合后的曲线围成的区域进行曲面积分，获得每张图像中本生灯火焰内焰锋面的表面积；

步骤五、将N张图像中本生灯火焰内焰锋面的表面积求平均，获得当前本生灯火焰内焰锋面的表面积值F；

步骤六、根据公式：S_n=Q/F

获得本生灯火焰的传播速度S_n；

所述Q为正数；

所述N为正整数。