[发明专利]一种软性磨粒流磨粒群实时检测方法

摘要

一种软性磨粒流磨粒群实时检测方法，包括：1）依照软性磨粒流磨粒群分布情况，建立相位场模型两相界面混合能量方程，同时建立相位场函数演化的控制方程，最后采用传统的二阶中心差分格式逼近粘性相和表面压力相，并用五阶WENO格式对得到的控制方程进行空间离散化重构，在时间方向采用具有TVD性质的Runge-Kutta方法进行离散，从而求解两相界面，得到磨粒群分布的理论模型；2）根据得到的磨粒群分布理论模型，实时地对软性磨粒流图像采集装置获得的磨粒群在约束流道内的分布区域进行图像处理，从而提取磨粒群分布区域轮廓特征，得到磨粒群动态边界的变化情况。本发明有效地对软性磨粒流磨粒群分布情况进行检测。

主权项

1.一种软性磨粒流磨粒群实时检测方法，其特征在于：所述检测方法包括：1）令Ω₁为一个二维物理空间模型，液固两相软性磨粒流为该空间的介质，磨粒群瞬时界面为分界面，假设相位场函数φ(x,t)在每个体积相为特定的常数，并且在分界面处经历快速且平滑的变化，两相流体及其交界面在t时刻的关系式由下式定义：建立相位场模型两相界面混合能量方程：W(φ,▿φ)=∫Ω(12|▿φ|2+F(φ))dx]]>其中F(φ)=14η2(|φ|2-1)2]]>式中F(φ)——体积能双势阱；η——交界面的宽度；同时建立相位场函数演化的控制方程：φt+u→·▿φ=-γδWδφ=γ(Δφ-f(φ))]]>式中，f(φ)是φ的多项式，常数γ表示迁移率(m³s/kg)；模型中两相流场的速度和压力通过Navier-Stokes方程控制，得到软性磨粒流两相流场控制方程：▿·u→=0]]>ut→+▿·(u→u→)-μΔu→+▿p=-λΔφ▿φ]]>φt+▿·(u→φ)-γΔφ=γ(-f(φ)+ξ(t))]]>ddt∫Ωφdx=0]]>式中，——流体平均速度矢量，ρ——混合密度，p——压力，σ——应力张量，μ——流体混合粘度，λ——表面张力系数，为张量积，其定义式为▿(▿φ⊗▿φ)=Δφ▿φ+▿(12|▿φ|2),]]>为最后采用传统的二阶中心差分格式逼近粘性相和表面压力相，并用五阶WENO格式对得到的控制方程进行空间离散化重构，在时间方向采用具有TVD性质的Runge-Kutta方法进行离散，从而求解两相界面，得到磨粒群分布的理论模型；2）根据得到的磨粒群分布理论模型，实时地对软性磨粒流图像采集装置获得的磨粒群在约束流道内的分布区域进行图像处理，从而提取磨粒群分布区域轮廓特征，得到磨粒群动态边界的变化情况；所述图像处理流程如下：首先对采集的图像进行预处理，包括数字化处理，即采样和量化，图像剪切和图像增强；再利用水平集图像分割模型对磨粒群轮廓进行跟踪，分割出磨粒群形态特征；最后对图像进行后处理，提取磨粒群轮廓线。