[发明专利]一种基于计算同调群的流体流型行为与传热协同关系的表征方法

摘要

本发明涉及一种基于计算同调群的流体流型行为与传热协同关系的表征方法，属于直接接触式换热器性能指标评价技术领域。采用高速摄像机拍摄混合图像的方式收集不同工况的同调群的流体流型行为的图像；将收集到每一张不同工况的同调群的流体流型行为的图像采用数字图像处理技术计算气泡群边缘周长；将气泡群边缘周长按照时间序列点拟合出相对应该工况的曲线图，获得该工况的稳定状态时间，并得到每一个工况的平均气泡群边缘周长，然后通过平均气泡群边缘周长除以稳定状态时间得到单位时间周长；采用单位时间周长与同调群流体流型行为的容积换热系数的平均值的协同关系表征换热过程中的热传递情况。本方法具有较高的应用价值，且简单易行。

主权项

一种基于计算同调群的流体流型行为与传热协同关系的表征方法，其特征在于具体步骤如下：（1）首先采用高速摄像机拍摄混合图像的方式收集不同工况的同调群的流体流型行为的图像，即从换热混合开始时刻起连续拍摄8分钟收集该工况的6000幅混合图像；（2）在matlab环境下，将步骤（1）收集到每一张不同工况的同调群的流体流型行为的图像采用数字图像处理技术计算气泡群边缘周长，具体为：①首先将每一个工况中的所有图像采用matlab函数imread读进matlab中；②依次选取步骤①中的每一个工况中的每一张图像，然后采用matlab函数im2bw作二值化处理；③将经二值化处理后的图像采用matlab函数imerode对其做腐蚀处理；④将经腐蚀处理后的图像采用matlab函数imdilate对其做膨胀处理；⑤最后将膨胀处理的图像运用函数regionprops(L{i},'Perimeter')计算每一幅膨胀图像中每一个气泡的边缘周长并加总，即获得每一幅图像的气泡群边缘周长；⑥将其余工况的图像按照步骤①至④进行处理，获得所采集的所有图像的每一张图像的气泡群边缘周长；（3）将每一个工况的所有气泡群边缘周长按照matlab函数plot按照时间序列点拟合出相对应该工况的曲线图，通过该曲线图稳定状态获得该工况的稳定状态时间，其单位为：s，同时通过matlab的数据分析得到每一个工况的平均气泡群边缘周长，然后通过平均气泡群边缘周长除以稳定状态时间得到单位时间周长，即单位时间周长=；（4）采用步骤（3）中的气泡群边缘单位时间周长与同调群流体流型行为的容积换热系数的平均值的协同关系表征换热过程中的热传递情况，通过步骤（3）获得不同工区的单位时间周长，比较不同工区的单位时间周长值的大小后，将单位时间周长值最大值工区的换热条件应用于生产过程中。