基于化学发光溶液示踪的射流浓度场测试分析系统

基于化学发光具有灵敏度高、不受外界光源干扰的优势,研究将化学发光溶液作为射流示踪剂的可行性,并开发了一套用于射流浓度场扩散规律研究的实验装置和测试分析系统。开展了化学发光体系的选择与优化、射流扩散实验装置的设计与开发(水槽实验装置、射流实验装置、图像采集与图像处理)、动水条件下射流浓度场扩散实验3方面的研究工作。构建的实验系统的特点在于以化学发光溶液作为射流浓度场的示踪剂,利用图像采集装置和图像处理程序来捕捉、分析射流浓度场时空动态变化的扩散过程。研究结果表明,过氧草酸酯类化学发光体系可以作为射流示踪剂来定量描述和分析射流浓度场的扩散特性,设计开发的实验装置和分析系统可以完成测定和分析动水条件下射流浓度场的任务。

基于图像分析的射流扩散试验装置研制及应用

测量污染物浓度场是环境工程的研究热点之一,基于此自主设计开发了基于图像分析的射流浓度场扩散试验装置,该装置共包括3个部分:试验水槽装置、射流装置、图像采集与分析系统。通过搭建试验水槽装置,以罗丹明B作为射流示踪物质,利用图像处理技术显示和分析射流浓度场,模拟研究污染物在水体中扩散特征。分别设计了对静态和横向流动环境中的射流浓度场扩散试验,结果表明,自主设计的试验装置可以定量显示和分析恒定流动条件下射流浓度场及其射流轨迹,同时验证了本装置用于浓度场扩散研究的可行性。

DM8148的射流扩散试验图像处理系统研究

将实时快速图像处理技术引入射流浓度场检测领域,结合自主研发的浓度场扩散试验装置,设计了一套以DM8148为图像处理核心,CCS5.5.0和Matlab为软件平台的射流浓度场检测系统.在实验水槽射流扩散实验中,CMOS相机采集示踪物质浓度扩散的一系列瞬时图像,并提取示踪物质扩散区域,通过图像处理算法使示踪剂的扩散图像以等浓度线图形式显示,实现流场浓度分布可视化.实验表明,本系统对污染物扩散规律研究及水环境质量评价均有借鉴意义,同时也表明本系统在水体污染物浓度场测量中具有一定的可行性.

大范围、高帧频PLIF浓度场测量系统的开发及应用

平面激光诱导荧光技术(Planar Laser Induced Fluorescence,PLIF)是环境水力学领域研究污染物紊动扩散机理的重要手段。采用鲍威尔棱镜与菲涅尔透镜组合扩展蓝色激光束、生成光强分布比较均匀的平行片光,通过高速摄像机采集高分辨率的荧光图像,据此开发了大范围、高帧频PLIF浓度场测量系统,解决了常规PLIF技术测量区域小、采样频率低、片光分布不均匀的问题。提出了适用于矩形平行片光特点的参数标定方法及浓度场还原算法,并初步用于恒定流条件下的垂直射流浓度场研究。结果显示,喷口附近(z-z)o/lm<1范围内属动量作用近区,射流轴线最大高度为(z)max-zo/lm=2.3。与已有研究成果的对比表明,本系统测量的射流浓度场合理可信,验证了系统的可靠性。