单孔排气气泡特征识别与参数提取方法

气液两相流广泛应用于多种工业领域当中,测量气泡特征参数并进行统计分析可以探究气泡的运动及生长规律,这对相关物理规律和过程控制研究具有重要意义。然而气泡在运动中会发生融合、破碎等现象,导致图像中气泡的重叠粘连,以及拍摄背景的不均匀性均会对气泡特征数据提取造成较大误差。本文采用高速摄像技术获得了不同液体流速与通气量下的气泡图像,通过对距离变换图像的极值点进行抑制与融合,改进了分水岭算法的前景标记提取方法,实现了气泡的准确分割,进而对分割气泡进行最小二乘椭圆拟合重构,获取了气泡参数。对比分析发现,相较于腐蚀运算和阈值分割提取标记的方法,本文方法准确率分别提高了22.7%与13.6%。通过对气泡特征进行统计分析,发现随着通气量的增加,气泡数量略微增多而平均尺寸显著增大,表明通气量对气泡尺寸有着重要影响。通气量相同,随着来流速度的增加,气泡破碎,气泡的数量增加且平均尺寸减小。