[发明专利]一种基于热色液晶的二维相界面数字化处理显示方法

说明书

本发明公开了一种基于热色液晶的二维相界面数字化处理显示方法。所述方法应用于高导热复合相变材料储热领域，包含像素点读取、坐标变换、相界面粗读、滤波和相界面显示五个步骤。本发明利用热色液晶材料具有可逆热致变色、高温度分辨率、高空间分辨率、响应快的特性实现相变材料固液相界面的可视化测量；利用热色液晶像素色彩与温度的单值对应性，实现相界面数字化读取；利用二元泰勒插值实现对在圆形传热边界条件下产生的闭合相界面曲线的识别。本方法在使用热色液晶基础上，实现相变过程相界面的数字化读取显示，一定程度上消除了人工识别的主观性，提供了一种科学的相界面界定处理显示方法，也有助于提取熔化速率等其他传热参数。

技术领域

本发明属于高导热相变材料储热领域，具体涉及一种基于热色液晶的二维相界面数字化处理显示方法。

背景技术

热能不仅在自然界中以太阳能、地热等形式广泛存在，同时在钢铁冶金、水泥建材和石油化工等高能耗产业以低品位形式大量产生。因此，如果能将热能有效存储并加以利用，是实现能源开源和提高利用率的有效手段。

固-液相变材料具有成本低、储热放热过程温度恒定、热膨胀率小、理化性质稳定等优点，被广泛应用在储热领域。虽然常见相变材料的能量密度高，但其较低的导热系数严重影响了储热系统的动态性能。近年来在相变材料中添加具有高导热系数的纳米颗粒制备出复合相变材料成为一种提高相变材料导热性能的有效手段。

然而在对储热腔体内复合相变材料实际传热性能的研究中发现，添加了纳米颗粒使得熔化/凝固过程中的复合相变材料固-液两相界面不可见，所以无法采用传统直接观察的可视化方法以确定相界面位置并定量分析储热腔的传热性能。

发明内容

本发明针对以上技术难点，提出了一种基于热色液晶的二维相界面数字化处理显示方法。所述方法应用于高导热相变材料储热领域，包含像素节点读取、坐标变换、相界面粗读、滤波和相界面显示五个步骤。本发明利用热色液晶材料具有可逆热致变色、高温度分辨率、高空间分辨率、响应快的特性实现相变材料固液相界面的可视化测量；利用热色液晶像素色彩与温度的单值对应性，实现相界面数字化读取；利用二元泰勒插值实现对在圆形传热边界条件下产生的闭合相界面曲线的识别。本方法在使用热色液晶基础上，实现相变过程相界面的数字化读取显示，一定程度上消除了人工识别的主观性，提供了一种科学的相界面界定处理显示方法，也有助于提取熔化速率等其他传热参数。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于热色液晶的二维相界面数字化处理显示方法，包括以下步骤：

S1，读取相变材料熔化过程中拍摄到的热色液晶显色图片，将二维相界面的像素节点RGB信息转化为与温度具有单值对应关系的Hue值，得到直角坐标系下标定温度的像素节点Hue值；

S2，识别热色液晶显色图片中的相界面曲线，若曲线闭合，则判断为闭合相界面曲线，将直角坐标系变换为极坐标系，得到极坐标系下标定温度的像素节点Hue值，然后进入步骤S3；若曲线不闭合，则判断为非闭合相界面曲线，直接进入步骤S3；

S3，利用闭合相界面的极坐标系下标定温度的像素节点Hue值对闭合相界面进行遍历搜索，或者利用非闭合相界面的直角坐标系下标定温度的像素节点Hue值对非闭合相界面进行遍历搜索，记录相界面像素节点的位置信息，完成相界面粗读；

S4，对步骤S3得到的相界面像素节点位置连成曲线并进行滤波处理，消除噪音影响；

S5，对滤波处理后的相界面进行数字化显示。

进一步的，所述的将二维相界面的像素节点RGB信息转化为与温度具有单值对应关系的Hue值的换算公式为：

其中，R、G、B为该像素节点色彩RGB信息。

进一步的，所述步骤S2具体为：