[发明专利]表征直接接触沸腾换热过程中液滴群行为均匀性的中心化方法在审

专利信息
申请号: 201610020380.4 申请日: 2016-01-13
公开(公告)号: CN105653813A 公开(公告)日: 2016-06-08
发明(设计)人: 徐建新;肖清泰;王华 申请(专利权)人: 昆明理工大学
主分类号: G06F17/50 分类号: G06F17/50;G06T7/00
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 650093 云*** 国省代码: 云南;53
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摘要: 发明公开一种表征直接接触沸腾换热过程中液滴群行为均匀性的中心化方法,属于冶金能源工程技术领域;本发明方法是基于数字图像处理技术和均匀试验设计理论中中心化偏差概念来表征直接接触沸腾换热过程中液滴群行为的均匀性,主要应用于直接接触沸腾换热过程中表征液滴群行为特征及理论上指导工艺参数的设计;该方法简单方便,且具有很高的实用价值,对化工、冶金设备中表征液滴的行为特征、指导化学反应器的设计,提供了一种可靠实用的方法。
搜索关键词: 表征 直接 接触 沸腾 过程 中液滴群 行为 均匀 中心 方法
【主权项】:
一种表征直接接触沸腾换热过程中液滴群行为均匀性的中心化方法,其特征在于,具体包括以下步骤:(1)通过直接接触式蒸汽发生器的可视窗,获取直接接触沸腾换热过程中液滴群行为的实时图样并保存下来;并利用数字图像处理技术获得只有背景和目标的待处理图样;将待处理图样中的目标作为研究对象;并且每个时刻t对应一张流型图;(2)将原始流型图像经灰度化、高帽变换、滤波、二值化和开运算的数字图像处理,最终转化为一个二值化的流型图,对应于一个N行M列的数字矩阵,N、M取正整数,其中矩阵元素要么为1,要么为0,其中1代表白色气泡,2代表黑色背景,即为黑白矩阵或者黑白流程图;(3)黑白矩阵或黑白流型图视为以行号和列号为坐标的帧坐标系,通过线性变换,将黑白流型图转化为笛卡尔坐标系,设x0为黑白流型图中某个气泡的列号,y0为黑白流型图中某个气泡的行号,x∈[0,1]为笛卡尔坐标系中某个气泡的横坐标值,y∈[0,1]为笛卡尔坐标系中某个气泡的横坐标值,则转换公式如下:<mrow><mi>x</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>x</mi><mn>0</mn></msub><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow><mrow><mi>M</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></mfrac><mo>,</mo></mrow><mrow><mi>y</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>N</mi><mo>-</mo><msub><mi>y</mi><mn>0</mn></msub></mrow><mrow><mi>N</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></mfrac><mo>;</mo></mrow>(4)运用均匀试验设计理论中心化偏差概念,设n为某张黑白流型图在笛卡尔坐标系中的液滴个数,s为液滴所在笛卡尔坐标系中位置的维数,由于笛卡尔坐标系为二维直角坐标系,因此s=2,即i为横坐标值、j为纵坐标值或者j为横坐标值、i为纵坐标值,进而计算t时刻单张流型图中液滴群在整个笛卡尔坐标系中的中心化偏差:<mrow><mtable><mtr><mtd><mrow><mi>C</mi><mi>D</mi><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mo>{</mo><msup><mrow><mo>(</mo><mfrac><mn>13</mn><mn>12</mn></mfrac><mo>)</mo></mrow><mi>s</mi></msup><mo>-</mo><mfrac><mn>2</mn><mi>n</mi></mfrac><munderover><mi>&Sigma;</mi><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>n</mi></munderover><munderover><mi>&Pi;</mi><mrow><mi>j</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>s</mi></munderover><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>1</mn><mo>+</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><mrow><mo>|</mo><mrow><msub><mi>x</mi><mrow><mi>i</mi><mi>j</mi></mrow></msub><mo>-</mo><mn>0.5</mn></mrow><mo>|</mo></mrow><mo>-</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><msup><mrow><mo>|</mo><mrow><msub><mi>x</mi><mrow><mi>i</mi><mi>j</mi></mrow></msub><mo>-</mo><mn>0.5</mn></mrow><mo>|</mo></mrow><mn>2</mn></msup></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mrow><mo>+</mo><mfrac><mn>1</mn><msup><mi>n</mi><mn>2</mn></msup></mfrac><munderover><mi>&Sigma;</mi><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>n</mi></munderover><munderover><mi>&Sigma;</mi><mrow><mi>k</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>n</mi></munderover><munderover><mi>&Pi;</mi><mrow><mi>j</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>s</mi></munderover><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>1</mn><mo>+</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><mrow><mo>|</mo><mrow><msub><mi>x</mi><mrow><mi>i</mi><mi>j</mi></mrow></msub><mo>-</mo><mn>0.5</mn></mrow><mo>|</mo></mrow><mo>+</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><mrow><mo>|</mo><mrow><msub><mi>x</mi><mrow><mi>i</mi><mi>j</mi></mrow></msub><mo>-</mo><mn>0.5</mn></mrow><mo>|</mo></mrow><mo>-</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><mrow><mo>|</mo><mrow><msub><mi>x</mi><mrow><mi>i</mi><mi>j</mi></mrow></msub><mo>-</mo><msub><mi>x</mi><mrow><mi>k</mi><mi>j</mi></mrow></msub></mrow><mo>|</mo></mrow></mrow><mo>)</mo></mrow><msup><mo>}</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac></msup></mrow></mtd></mtr></mtable><mo>;</mo></mrow>(5)根据上述偏差,可以定义度量t时刻直接接触蒸汽发生器中液滴群行为均匀性的均匀度,其计算公式为:UC‑CD(t)=1‑CD(t);(6)借助均匀试验设计理论,中心化偏差CD(t)∈[0,1],因此UC‑CD(t)∈[0,1];在混合时间T前后,UC‑CD(t)会呈现明显的变化规律;若经历充分的混合时间T后,UC‑CD(t)的数值大小波动近于1,若画出UC‑CD(t)的变化曲线图,则在T时刻后,UC‑CD(t)就非常接近于1且往后的时间里波动不大,则表示液滴在T时刻之后达到混合均匀的状态。
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