PIV图像粒子像斑定位偏差综合评估试验及其测速误差评估

本文针对ＰＩＶ技术的直接测量法中图像的可读性和可测性，讨论了从模拟图像到数字图像，最后到粒子像斑中心位置的确定过程中的误差规律；并提出一种称之为粒子像斑定位偏差综合评估的试验方法。该试验提供了一个能较为全面的定量考察ＰＩＶ图像处理系统（包括硬／软件）在整个图像读入及粒子定位计测过程中对真值的偏差的方法。最后。

三维粒子成像测速(PIV)中粒子像斑定位的透视成像原理、方法及其可确定性讨论

在三维粒子成像测速 ( PIV)方面 ,可运用体积光照明同时从不同光轴用多个照相机获得 PIV图像 ,如何根据这些不同光轴获得的 PIV图像确定出粒子物点的空间位置是实现三维粒子成像测速的前提 .基于此 ,本文提出了根据多幅不同光轴的 PIV图像的粒子像斑实现粒子物点三维定位的透视成像定位原理和方法 .精确确定透视平面与透视中心在空间的位置是实现粒子物点三维定位的关键 ,直接测定透视中心 (照相机的光学中心 )和透视平面在空间的精确位置用常规的测量手段和方法难以奏效 ,本文针对透视图像成像特征及规律进行了较为深入的研究探讨 ,这对于寻求精确计测透视中心和透视平面空间位置的方法有着重要意义 .作为实例 ,本文针对两光轴夹角为 90°的情况给出了透视中心和透视平面空间位置的确定方法 ,并通过各透视面上像点所对应的透视射线的交点来确定相应粒子的三维位置而实现粒子物点三维定位的一系列具体算法及定量关系 .考虑到 ,示踪粒子与其像点相应的透视射线相交的交点间一般并不存在一一对应的关系 ,本文提出了像点及其透视射线的交点 (汇点 )的重数概念 ,给出了多幅不同光轴的 PIV图像透视像点相应的透视射线的交点上存在真实物点的必要充分条件 ,圆满解决了粒子物点是否存在意义上的可确定性问题 .?

PIV图像粒子像斑的定位偏差评估的讨论

针对PIV技术的直接测量法中图像的可读性和可测性，讨论了从模拟图像到数字图像，最后到粒子像斑中心位置的确定过程中的误差规律；并提出一种称之为粒子像斑定位偏差综合评估的试验方法。该试验提供了一个能较为全面地定量考察PIV图像处理系统（包括硬／软件）在整个图像读入及粒子定位计测过程中对真值偏差的评估方法。最后，对石油大学流体测试室所开发的PIV图像实时采集处理系统进行了其定位偏差的评估测试。

粒子像斑三维定位的透视成像原理和方法

在三维粒子成像测速 (PIV)方面 ,可运用体积光照明同时从不同光轴用多个照相机获得PIV图像 ,如何根据这些不同光轴获得的PIV图像确定出粒子物点的空间位置是实现三维粒子成像测速的前提。基于此 ,提出了根据多幅不同光轴的PIV图像的粒子像斑实现粒子物点三维定位的透视成像定位原理和方法。精确确定透视平面与透视中心在空间的位置是实现粒子物点三维定位的关键 ,直接测定透视中心 (照相机的光学中心 )和透视平面在空间的精确位置用常规的测量手段和方法难以奏效 ,因而针对透视图像成像特征及规律进行了较为深入地研究探讨 ,这对于寻求精确计测透视中心和透视平面空间位置的方法有着重要意义。作为实例 ,还给出了两光轴夹角为 90°情况下实现粒子物点三维定位的一系列具体方法和有关算法及定量关系。

三维PIV透视成像粒子定位的可确定性

三维粒子成像测速 (PIV)的透视成像分析方法中 ,在运用体积光照明并从多个不同光轴方向用多台照相机或摄像机同时获得PIV图像后 ,根据多幅不同光轴的PIV图像的透视性质 ,运用物点三维定位的透视成像定位原理和方法 ,可通过找出各透视面上像点所对应的透视射线的交点来确定相应粒子的三维位置。问题在于 ,尽管粒子所在位置上必然存在各像点相应的透视射线的交点 ,但反过来 ,相应的透视射线的交点上却未必存在着真实的粒子。换言之 ,示踪粒子与其像点相应的透视射线相交的交点间一般并不存在一一对应的关系。本文讨论了在给定透视中心和透视平面位置的条件下 ,由多幅不同光轴的PIV图像上的粒子的透视像点来确定粒子物点是否存在意义上的可确定性 ,并讨论了PIV图像上粒子像斑密度、尺度及其中心测量精度对粒子物点可确定概率的影响。

电场破乳分散相液滴行为研究

旨在为研究高效的复杂乳化液的处理技术提供理论基础,从微观角度研究电破乳机理,设计构建了适合本研究特点的电破乳分散相液滴行为观察系统,针对高压静电场中液滴的变形、破裂、碰撞、聚合及运动等行为进行了细致的实验研究,获取了大量液滴行为的珍贵图像资料,通过数据及理论分析探讨了影响液滴行为的主要因素,并从工业应用角度分析了其对电脱水工艺的影响,同时从乳化液系统的力学特性入手,通过受力分析初步建立了液滴形态的数学模型,并尝试进行了简单的数值求解。

高频脉冲电场作用下乳状液液滴动力学模型

基于乳状液中液滴在电场中的受力情况的分析,建立了W/O乳状液中液滴振荡固有频率公式,从理论角度分析和解释了高频脉冲电场对W/O乳状液的破乳机理,从力学的角度分析了最佳频率存在的理论基础,并推导出了最佳频率的计算公式。该固有频率与液滴尺寸、界面张力、黏度、温度、密度等有关。为了验证最佳频率公式的可靠性,用正辛烷乳状液进行了室内实验。实验结果表明,理论最佳频率公式的预测结果与实验测得的最佳频率结果吻合,经修正后与白油实验结果也非常接近。

剪切流场中液滴形变的三维力学模型初探

分析了油水乳化液中分散相液滴的受力及形变,从理论上提出了剪切流场中液滴形变的三维力学模型。通过实验观测了液滴在由两个同心圆筒形成的旋转剪切流场中的变形情况,并对建立的三维力学模型进行了验证。测量结果表明:实验观测值和理论值有较好的一致性。未加乳化剂时,在z方向上,随着液滴拉伸率的增加,液滴的变形收缩系数也随之增加;与未加乳化剂时相比,加入乳化剂时液滴的变形收缩系数偏离理论值更大;对于有表面活性剂的自由液滴来说,液滴破裂所需要的临界剪切率比没有表面活性剂时要低。

重力式油气水三相分离器内部流动研究

针对我国目前大部分的分离器处于结构仿制或经验改造的状况，存在设备体积大，分离效率不高等问题，利用ＰＷ技术对分离器内填料安放区不放填料、从底部到顶部放满填料和填料区底部掏空（其余部分放满填料）３种结构，沿流动方向分四个区域进行分离器内部流场测试。从测试结果表明，３种结构的分离器不同程度地存在流动死区、旋涡区和流动“短路”等现象，从而缩短了待处理液在分离器内的停留时间，减小了有效分离空间，阻碍了重力沉降分离，降低了分离效率。建议采用从底部进液、均匀化流速等改进措施。

丙烯聚合反应动态建模及在牌号切换中的应用

从丙烯聚合反应动力学出发、根据过程的质量平衡和能量平衡建立丙烯聚合反应器动态数学模型,并通过熔融指数影响因素分析,建立聚丙烯熔融指数预报模型,预报模型的计算结果与实际生产装置的化验数据吻合较好。使用开发的反应器动态数学模型和熔融指数模型,对环管法聚丙烯工艺的两种牌号切换过程进行仿真,从中选择合理的切换路线,从而缩短产品切换过程的过渡时间并减少过渡品量。

剪切流场中W/O乳状液分散相液滴破裂的临界条件

探讨剪切流场中牛顿型W/O乳状液的分散相液滴破裂机理及临界破裂条件,总结了Taylor小变形理论、De Bruijn理论和临界乳化理论3种确定临界破裂半径的方法,并尝试用其预测旋流场的液滴破碎情况,为油水分离设备内流场合理的剪切分布提供理论依据。采用Couette双圆筒装置形成薄层剪切流场,研究白油包水型和硅油包水型乳状液滴的破裂形态和临界破裂半径。实验结果表明:不同粘性比的实验介质,其分散相液滴的破裂形态和临界破裂理论的适用性不同,在实际应用时应根据流场特点和乳状液的物性特点具体分析。依据某型旋流器的流场数值模拟结果,剪切流场中的临界破裂理论可用于初步预测旋流场中给定粒径分布的乳状液能否被有效分离,但还需进一步的现场测试和分析,引入与流场的湍动强度相关的修正系数。

DZ450/9-S钻机底座的非线性稳定分析

应用非线性有限元方法研究底座结构的稳定性问题。使用牛顿 拉斐逊和弧长法获得结构的载荷位移曲线和失稳模态。根据结构的载荷位移曲线和失稳模态 ,研究前、后立柱两端不同的连接方式对结构稳定性的影响。当前、后立柱两端为铰接时结构有较高的极限承载能力。考虑到底座的初始缺陷 ,对其进行非线性有限元分析 。

W/O乳化液分散相液滴破裂的临界条件

分析牛顿型液-液两相乳化液的分散相液滴的破裂机理及其临界条件,用Couette双圆筒装置形成薄层纯剪切流场,通过白油包水型乳化液滴在不同剪切率下的变形和破裂情况,验证临界破裂条件并加以修正。提出对于油水旋流分离器,根据实际的流场分布和乳化液的物性特点,可以预测分离效果;或根据分离器的分离能力,适当控制其转速或流量等操作条件,使内部流场合理分布,防止乳化液进一步乳化。为此,研究液滴的临界破裂条件可为各类油水乳化液分离设备内部的剪切分布的合理性提供可靠依据和优化指标。

丙烯聚合反应动态模拟

从聚合反应动力学出发,根据反应系统内物料平衡和能量平衡原理,建立环管式丙烯聚合反应器动态数学模型,并采用机理模型与经验模型相结合的方法给出聚丙烯熔融指数推理模型。使用建立的数学模型,对反应器进行仿真试验,考察操作条件的变化对反应温度、浆液密度和产品熔融指数等产生的影响。采用该数学模型,可以准确地预测出操作条件的变化对产品质量的影响,对实际生产过程中产品质量的调整与控制具有指导意义。

平板及减阻沟槽表面雷诺切应力的实验研究

利用二维LDV系统对零压力梯度下光滑面和减阻沟槽面湍流边界层流场进行对比测量。着重考察了相同流动条件下光滑面、沟槽面的槽及峰上部区域雷诺切应力的分布特性,并利用象限分析法研究了沟槽面对湍流边界层相干结构的影响。研究发现:减阻沟槽面槽峰增强了雷诺切应力水平,使其上部区域下扫事件的平均强度增强;而槽部则抑制了雷诺切应力水平,削弱了其上部区域下扫事件的强度;沟槽上部区域雷诺切应力水平的降低幅度高于槽峰上的增加幅度。由此可以认为:沟槽的抑制作用抵消了沟槽峰部的增强效果,使得近壁区内动量交换水平减弱,从而,减阻沟槽面的雷诺切应力在总体上表现为减小。

DZ450/9-S钻机底座静态及动态特性

根据DZ4 5 0 / 9 S钻机底座的实际结构特点 ,建立了三维有限元模型。应用有限元分析程序分别对底座进行了静、动态特性分析。在静力分析中 ,按两种工况给模型加载 ,并获得了可靠的计算结果。通过分析DZ4 5 0 / 9 S底座结构的模态 ,得出底座结构前 15阶固有频率和模态振型。分析结果表明 ,三角架前、后腿和后立柱是底座结构在动力特性上存在的 3个薄弱环节 ,在此基础上 ,提出了改进DZ4 5 0 / 9

激光粒子成像技术测定旋风分离器内颗粒浓度场的实验研究

将颗粒粒径的粒子成像测量方法应用于旋风分离器的颗粒浓度场的测量研究 ,成功地对一种蜗壳型旋风分离器内颗粒浓度场进行了无干扰瞬态多点测定 ,实验结果较为真实地反映了旋风分离器内颗粒浓度场的分布规律。文中所获得的规律性认识为今后进一步改进旋风分离器结构、提高其效率及创建新的分区模型提供了依据。初步形成了用PIV技术测定旋流场内颗粒相浓度的新方法 ,弥补了以往用等速抽气采样法测量的缺陷。

液-液旋流器中分散相液滴破碎机理研究

根据液-液旋流器涡流场和切向速度的特点,探讨了分散相液滴破碎的主要原因,粘性剪切力主 要使液滴变形;雷诺剪切应力则导致液滴破碎;并分析出旋流器中液滴易发生破碎的几个主要部位。在 总结前人研究成果的基础上,归纳出3种描述分散相液滴的形变与破裂的临界条件,为研究液-液旋流器 分散相液滴破碎机理提供依据。

一种基于曲线积分的区域填充算法

基于曲线积分求封闭图形区域面积的基本原理 ,提出了一种新的几何图形区域填充算法 .该算法不需要对区域内点进行重复判断 。

用PIV技术研究离心泵扩散段第八断面内流场

用ＰＩＶ技术研究离心泵扩散段第八断面内流场朱宏武，薛敦松，董守平（石油大学机电工程系北京１０２２００）关键词离心泵，粒子成像测速（ＰＩＶ），内流场本文使用先进的粒子成象测速（ＰＩＶ）技术测量了离心泵扩散段第八断面和隔舌部分的流场，得出了在１１１％设计...