內(nèi)蒙古科技大學(xué) 本 科 生 畢 業(yè) 論 文 題 目： 循環(huán)流化床鍋爐流動(dòng)特性的 圖像分析研究 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 0607126213 專 業(yè)：熱能與動(dòng)力工程 班 級(jí)：熱動(dòng) 06 指導(dǎo)教師：武文斐 教授 李海廣 工程師 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)論文 I 摘 要 本研究主要 在前人的基礎(chǔ)上通過自行設(shè)計(jì)圖像處理 軟件并且結(jié)合傳統(tǒng) 的圖像采集技術(shù)對(duì)循環(huán)流化床氣固兩相流作出簡單的分析研究。研究 的 內(nèi)容主要包括： 軟件具有人機(jī)交互界面，其 功能包括 圖像的二值化，原圖和增強(qiáng)后直方圖，對(duì)原圖不同區(qū)域著色，圖像目標(biāo)提取及邊界提取，顆粒團(tuán)的計(jì)算，運(yùn)動(dòng)圖像矢量圖的繪制等。 驗(yàn)的模型 整體高 3470截面最大尺寸為 300280驗(yàn)采用的床料為各種粒徑的玻璃微珠。實(shí)驗(yàn) 中我們對(duì) 不同工況、不同顆粒度、不同 高度的 床料 以及不同高度區(qū)域 進(jìn)行 了長時(shí)間的連續(xù)拍攝，首先分析了底部區(qū)域影響氣泡大小、形狀的原因，以及計(jì)算氣泡的面積比。其次分析了）以及影響顆粒團(tuán)（簇）的各種因素。 通過分析研究知道影響氣 泡形狀、大小的因素有：風(fēng)速（工況大?。?、料層高度、床料顆粒度 及 風(fēng)帽 和床體固有特性 等因素。 關(guān)鍵詞 :圖像分析處理軟件 ； 圖像目標(biāo)提取 ； 邊界提取 ； 顆粒團(tuán)的計(jì)算 ； 運(yùn)動(dòng)圖像矢量圖的繪制 ；氣泡的面積；面積比；顆粒團(tuán)；影響因素 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)論文 is on by to a 1. of a of of 2. by to of 00 280of We of of of of of of to of FB in of of of of of of so of 蒙古科技大學(xué)畢業(yè)論文 1 目 錄 摘 要 . I . 一章 緒論 . 1 環(huán)流化床燃燒技術(shù) . 1 環(huán)流化床鍋爐 . 1 內(nèi)外研究現(xiàn)狀 . 4 . 4 . 9 文主要研究內(nèi)容 . 10 第二章 基于 圖像處理軟件”的編制 . 12 介 . 12 像處理軟件設(shè)計(jì)原理 . 12 像處理的基本原理 . 13 波實(shí)現(xiàn)的原理 . 13 像增強(qiáng)原理 . 14 像邊界提取的原理 . 14 標(biāo)區(qū)域幾何特征描述 . 15 量圖繪制原理 . 15 圖像處理軟件設(shè)計(jì)思路及實(shí)現(xiàn) . 17 像處理軟件設(shè)計(jì)流程 . 17 像處理 面設(shè)計(jì)概述 . 17 于 . 19 圖像處理軟件” . 19 圖像處理 軟件”回調(diào)函數(shù) 的 編寫 . 22 序調(diào)試 . 23 試的基本任務(wù) . 24 . 24 行和結(jié)果顯示 . 25 第三章 循環(huán)流化床實(shí)驗(yàn)臺(tái)及測試系統(tǒng) . 31 循環(huán)流化床冷態(tài)實(shí)驗(yàn)臺(tái) . 31 . 32 . 32 驗(yàn)床料 . 34 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)論文 2 模型參數(shù)計(jì)算 . 34 . 34 . 35 圖像處理系統(tǒng)的構(gòu)建 . 35 壓力及流量測量系統(tǒng)簡單介紹 . 36 測試區(qū)獲得清晰圖像的調(diào)整過程 . 36 實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì) . 37 驗(yàn)研究的目的 . 37 驗(yàn)的具體內(nèi)容 . 37 第四章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析 . 39 環(huán)流化床底部區(qū)域流動(dòng)特性圖像研究 . 39 圖像分析氣泡的流動(dòng)結(jié)構(gòu) . 39 析不同料高對(duì)氣泡的影響 . 41 析不同風(fēng)壓（風(fēng)量）對(duì)氣泡的影響 . 42 過圖像分析顆粒團(tuán)的一些特性 . 44 同顆粒度、相同料 位高度，不同工況時(shí)的顆粒團(tuán) . 44 第五章 心得體會(huì)與全文總結(jié) . 50 獲心得體會(huì) . 50 文總結(jié) . 51 論 . 51 究展望和不足之處 . 51 研究創(chuàng)新點(diǎn) . 52 參考文獻(xiàn) . 54 致 謝 . 56 附錄 A 氣泡與顆粒團(tuán)面積比 . 57 附錄 B 英文書籍翻譯 . 59 附錄 C 中英文參考文獻(xiàn) . 80 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)論文 1 第一章 緒論 環(huán)流化床燃燒技術(shù) 作為人類生存必不可少的兩大重要因素，能源與環(huán)境越來越受到各國政府和國際社會(huì)的關(guān)注。 從 1970 年魯奇公司將循環(huán)流化床技術(shù)應(yīng)用于燃煤鍋爐并取得成功， 1971 年出一個(gè)循環(huán)流化床流態(tài)圖，并描述了循環(huán)流態(tài)化的基本特征， 1976年 1，人們開始認(rèn)識(shí)到對(duì)循環(huán)流化床燃燒技術(shù)研究的重大意義，因此于 二十世紀(jì) 八 十年代 開始形成了一個(gè)循環(huán)流化床基礎(chǔ)的研究高潮 。 循環(huán)流化床燃燒是介于鏈條爐固定燃燒和煤粉爐懸浮燃燒之間的一種燃燒方式，這種燃燒方式具有效率高，低污染等優(yōu)點(diǎn)，克服了鼓泡床鍋爐難大型化和煤粉爐燃燒脫硫、脫硝費(fèi)用高等缺點(diǎn)，近二十年來得到了快速的發(fā)展。 因此 這是一種清潔、節(jié)約能源的煤燃燒技術(shù) 。 經(jīng)過長期的發(fā)展，目前流化床鍋爐可分為鼓 泡流化床鍋爐、循環(huán)流化床鍋爐、旋渦流化床鍋爐和增壓流化床鍋爐等。目前發(fā)展最快、應(yīng)用最廣的就是循環(huán)流化床鍋爐。 環(huán)流化床鍋爐 鼓泡流化床鍋爐與鏈條爐和煤粉爐相比具有更突出的優(yōu)點(diǎn)。但是運(yùn)行于鼓泡態(tài)的流化床鍋爐存在飛灰含量高、燃燒效率低、埋管受熱面磨損嚴(yán)重和脫硫劑利用率低等固有缺點(diǎn)，為了解決以上問題， 1982年德國魯奇公司首先研制出循環(huán)流化床鍋爐（ 循環(huán)流化床鍋爐 ） 2，熱功率 84循環(huán)流化床鍋爐采用的是一種流態(tài)化 的燃燒方式， 如圖 謂流態(tài)化 就是當(dāng)氣體（或液體）以一定的速度流過固體顆粒層，并且 氣體對(duì)固體顆粒產(chǎn)生的作用力與固體顆粒所受的其他外力相平衡，固體顆粒層就會(huì)曾顯出類似流體狀態(tài)的性質(zhì)，這種由于固體顆粒群與氣體（或液體）接觸時(shí)，固體顆粒轉(zhuǎn)變?yōu)轭愃屏黧w的狀態(tài)便是流態(tài)化。 本文涉及的是氣固流態(tài)化。 主循環(huán)回路是循環(huán)流化床鍋爐的關(guān)鍵，其主要作用是將大量的高溫固體物料從氣流中分離出來，送回燃燒室，以維持燃燒室穩(wěn)定的流態(tài)化狀態(tài)，保證燃料和脫硫劑多次循環(huán)、反復(fù)燃燒和反應(yīng)，以提高燃燒效率和脫硫效率。因此與其它鍋爐相比，循環(huán)流化床鍋爐增加了高溫物料循環(huán)回路部分，即分離器、回料閥；另外還增加了底渣冷卻裝置 冷渣器 。分離器是主循環(huán)回路的關(guān)鍵部件，其作用是完成含塵氣流的氣固分離，并把收集下來的物料回送至爐膛，實(shí)現(xiàn)灰平衡及熱平衡，保證爐內(nèi)燃燒的穩(wěn)定與高效。從某種意義上講，循環(huán)流化床鍋爐的性能取決于分離器的性能?；亓祥y的作用一是將分離器分離下來的固體顆粒反送回爐膛，實(shí)現(xiàn)鍋爐燃料內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)論文 2 及石灰石的往復(fù)循環(huán)燃燒和反應(yīng)；二是通過循環(huán)物料在回料閥進(jìn)料管內(nèi)形成一定的料位，實(shí)現(xiàn)料封，防止?fàn)t內(nèi)的正壓煙氣反串進(jìn)入負(fù)壓的分離器內(nèi)造成煙氣短路，破壞分離器內(nèi)的正常氣固兩相流動(dòng)及爐內(nèi)正常的燃燒和傳熱。冷渣器的作用是將爐內(nèi)排出的高溫底渣冷卻到 150以下， 從而有利于底渣的運(yùn)輸和處理。 爐膛回料風(fēng)分離器送灰器尾部煙道二次風(fēng)燃料、石灰石一次風(fēng)灰渣稀相區(qū)密相區(qū)圖 環(huán)流化床鍋爐原理簡圖 循環(huán)流化床鍋爐脫硫是一種爐內(nèi)燃燒脫硫工藝，以石灰石為脫硫吸收劑，燃煤和石灰石自鍋爐燃燒室下部送入，一次風(fēng)從布風(fēng)板下部送入，二次風(fēng)從燃燒室中部送入。石灰石受熱分解為氧化鈣和二氧化碳。氣流使燃煤、石灰顆粒在燃燒室內(nèi)強(qiáng)烈擾動(dòng)形成流化床，燃煤煙氣中的 了提高吸收劑的利用率，將未反應(yīng) 的氧化鈣、脫硫產(chǎn)物及飛灰送回燃燒室參與循環(huán)利用。 實(shí)際經(jīng)驗(yàn)表 明，將流化床鍋爐煙氣中的過量氧控制在 2%，燃燒溫度控制在 830， 鈣硫比達(dá)到 3時(shí)，脫硫率可達(dá) 95 98%。 同時(shí)，由于較低的爐內(nèi)溫度，循環(huán)流化床鍋爐中生成的 要由燃料 成，即燃料中的 N 轉(zhuǎn)化成的 熱力 空氣中的 N 轉(zhuǎn)化成的 3 圖 狀態(tài) 生成量很小；同時(shí)循環(huán)流化床鍋爐采用分級(jí)送風(fēng)的方式即一次風(fēng)從布風(fēng)板下送入，二次風(fēng)分三層從爐膛下部密相區(qū)送入，可以有效地抑制 此循環(huán)流化床鍋爐中的污染物排放很低 2。 一次風(fēng)機(jī)抽吸環(huán)境空氣，經(jīng)過一次風(fēng)空氣預(yù)熱器加熱；熱一次風(fēng)流經(jīng)爐膛底部的大風(fēng) 箱和爐前給料噴嘴進(jìn)入爐內(nèi)。一次風(fēng)機(jī)的出力由入口導(dǎo)向葉片控制。一次風(fēng)機(jī)還向啟動(dòng)燃燒器、冷灰器和給料機(jī)提供空氣。二次風(fēng)機(jī)提供燃燒所需空氣量的余下部分。二次風(fēng)機(jī)抽吸環(huán)境空氣，經(jīng)過二次風(fēng)空氣預(yù)熱器加熱；二次風(fēng)將在兩個(gè)標(biāo)高處噴射入爐膛以提供分級(jí)燃燒空氣。二次風(fēng)上部為稀相區(qū)，下部為密相區(qū)。 在循環(huán)流化床鍋爐中，一般根據(jù)物料濃度的不同將爐膛分為密相區(qū)、過渡區(qū)和稀相區(qū)三部分，密相區(qū)中固體顆粒濃度較大，具有很大的熱容量，因此在給煤進(jìn)入密相區(qū)后，可以順利實(shí)現(xiàn)著火，因此循環(huán)流化床鍋爐可以燃用無煙煤、矸石等劣質(zhì)燃料，還具有很大的鍋 爐負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍；與密相區(qū)相比，稀相區(qū)的物料濃度很小，稀相區(qū)是燃料的燃燒、燃盡段，同時(shí)完成爐內(nèi)氣固兩相介質(zhì)與爐內(nèi)受熱面的換熱，以保證鍋爐的出力及爐內(nèi)溫度的控制。 當(dāng)氣體通過布風(fēng)板自下而上地穿過固體顆粒隨意填充狀態(tài)床層時(shí)，整體床層隨氣體流速的不斷增大而呈現(xiàn)完全不同的狀態(tài)： 床層一次經(jīng)歷固定床、鼓泡流化床、湍流流化床、快速流化床，最終達(dá)到氣力輸送 1。圖 上所述我們可以看到循環(huán)流化床鍋爐與常規(guī)燃燒方式相比， 其 主要有以下特點(diǎn) 1， 3,4： （ 1）燃料適應(yīng)性廣。 由 于飛灰再循環(huán)可以改變床內(nèi)的吸熱份額，因此循環(huán)流化床對(duì)燃料的適應(yīng)特別好。其幾乎可以燃燒各種煤以及洗矸、煤矸石、焦炭、油頁巖、垃圾等，這使得劣質(zhì)煤的高效利用具有重大意義。 （ 2）燃燒預(yù)處理系統(tǒng)簡單。循環(huán)流化床鍋爐的燃料粒度一般為 0 13煤粉鍋爐相比，燃料的制備與破碎系統(tǒng)大為簡化。 （ 3）燃燒效率高。 循環(huán)流化床鍋爐 燃燒室內(nèi)氣固混合良好，且大部分未燃燼的顆粒能夠經(jīng)旋風(fēng)分離器分離后被重新送入爐膛反復(fù)循環(huán)燃燒，為燃料提供了足夠的燃燒時(shí)流化速度、空隙率增加 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)論文 4 間，燃燒效率通常可達(dá) （ 4）負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍寬。循環(huán)流化床 鍋爐的負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大，可以在 20 110負(fù)荷范圍內(nèi)調(diào)整。 （ 5）污染物排放低。由于燃燒溫度較低（ 850 950），而且可以在燃燒過程中添加脫硫劑方便地實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)脫硫，此外脫硫劑可以在爐內(nèi)循環(huán)利用， 循環(huán)流化床鍋爐 可以達(dá)到較高的脫硫效率。較低的燃燒溫度以及分級(jí)配風(fēng)使得 循環(huán)流化床鍋爐 可以抑制 1/4。 （ 6） 燃燒強(qiáng)度大 與爐內(nèi)傳熱能力強(qiáng) 。 由于爐料處于流化狀態(tài)，與空氣的混合程度很高，而且加上飛灰的再循環(huán)燃燒，其燃燒強(qiáng)度比常規(guī)鍋爐高的多。爐內(nèi)的傳熱是上升的煙氣和流化 的物料與受熱面的對(duì)流、輻射換熱，對(duì)流強(qiáng)度高，使得爐膛內(nèi)氣固兩相流混合物對(duì)水冷壁的傳熱系數(shù)大幅提高，這就可以使設(shè)備緊湊，降低金屬消耗。 （ 7）運(yùn)行成本低。由于 循環(huán)流化床鍋爐 的燃料適應(yīng)性好，可以采用劣質(zhì)燃料，燃料成本要比煤粉爐低；此外， 循環(huán)流化床鍋爐 的爐渣還可以綜合利用，作為水泥熟料的添加物。 總結(jié)了那么多優(yōu)點(diǎn)，并不是循環(huán)流化床鍋爐沒有缺點(diǎn)，在當(dāng)前研究結(jié)果表明，循環(huán)流化床鍋爐存在煙風(fēng)系統(tǒng)阻力較高，風(fēng)機(jī)耗電大、鍋爐部件磨損嚴(yán)重、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化難度大等缺點(diǎn)。因此效率高、污染少、阻力低、體積小、磨損輕的循環(huán)流化床鍋爐有待 于繼續(xù)深入研究。 內(nèi)外研究現(xiàn)狀 目前，包括美國在內(nèi)的很多發(fā)達(dá)國家都在致力于循環(huán)流化床電鍋爐的研究。他們高度重視循環(huán)流化床燃燒技術(shù)的開發(fā)，許多有關(guān)的高等院校，科研機(jī)構(gòu)一直在開展研究工作，經(jīng)常舉行各種國際性學(xué)術(shù)會(huì)議研討循環(huán)流化床鍋爐發(fā)展技術(shù)。對(duì)循環(huán)流化床鍋爐的顆粒聚集行為、顆 粒速度法分布、床層空隙率分布、氣體速度分布、氣固兩相流特性都作 出 了相應(yīng)的研究 【 5】 。但循環(huán)流化床的氣固兩相流十分復(fù)雜，有些方面研究的還不夠徹底。 內(nèi)對(duì) 動(dòng)特性圖像的研究 我國學(xué)者田子平 【 6】 陳俊 【 7】 等 通過自行設(shè) 計(jì)并搭建試驗(yàn)臺(tái)如圖 其利用 圖像快速采集功能，獲得了不同氣速下流化床內(nèi)流態(tài)圖像，并用圖像處理方法對(duì)這些原始圖像進(jìn)行了有效的處理。 研究了貼壁回探流、 氣體局部擴(kuò)散系數(shù)、 局部空隙率隨橫內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)論文 5 向位置和高度的分布、 氣泡的上升速度 ,給出了實(shí)驗(yàn)中氣泡邊界曲線的分維數(shù)。分析依據(jù)圖 圖 態(tài)循環(huán)流化床實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)圖 圖 泡態(tài)圖像 圖 粒分布和汽泡分布 圖 粒團(tuán)圖像 通過實(shí)驗(yàn)研究分析作者得出如下結(jié)論： （ 1）在鼓泡態(tài)時(shí)中心區(qū)空隙率較大 ,越往兩 邊 ,空隙率越小 ,這與平均灰度的分布一內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)論文 6 致這也是。于中心區(qū)氣泡形成的幾率較大，而邊壁有顆粒下降流存在。另外隨著高度的增加，空隙率也會(huì)增加，這是因?yàn)楣呐輵B(tài)存在明顯的下部密相區(qū)和上部稀相區(qū)。 （ 2）湍流床流化圖像灰度隨橫向位置和高度變化規(guī)律與鼓泡態(tài)相似。局部空隙率隨橫向位置和高度的分布情況也同鼓泡態(tài)相似，中心區(qū)空隙率較大，兩側(cè)空隙率較小。隨著高度的增加，空隙率也在增加。有一點(diǎn)不同的是空隙率在橫向上的變化趨緩，這個(gè)現(xiàn)象在床頂部尤為明顯。 （ 3）快速流化床時(shí)邊壁聚集的顆粒會(huì)減少，空隙率反而會(huì)上升。中心區(qū)由于有大量的上行 氣流，所以空隙率會(huì)加大，且隨著高度的增加，顆粒相在減少，空隙率又會(huì)提高。 （ 4）隨著流量的增加。圖形向灰度大的方向遷移，也就是說亮度在加大，這是因?yàn)闅馀菹啾壤跀U(kuò)大，顆粒在減小。 （ 5）隨著流量的增大局部空隙率也在逐漸增大，局部擴(kuò)散系數(shù)在減小。 浙江大學(xué)的王勤輝 【 8】 教授 等人利用高速數(shù)字?jǐn)z像與激光相結(jié)合的圖像拍攝系統(tǒng)， 即基于 構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)。 其冷態(tài)實(shí)驗(yàn) 通過該實(shí)驗(yàn)他們也總結(jié)出一些結(jié)論 ： 圖 環(huán)流化床冷態(tài)實(shí)驗(yàn)臺(tái) （ 1）循環(huán)流化床過渡區(qū)和稀相區(qū)顆 粒團(tuán)的存在及特性不盡相同。較低的物料循環(huán)流率下過渡區(qū)就出現(xiàn)較多的顆粒團(tuán)，其形成和破碎頻率較高，而稀相區(qū)顆粒成團(tuán)只有當(dāng)內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)論文 7 顆粒粒徑足夠小，床內(nèi)顆粒的質(zhì)量濃度達(dá)到一定時(shí)才開始出現(xiàn)。 （ 2） 床內(nèi)存在的顆粒團(tuán)依據(jù)結(jié)構(gòu)形態(tài)分成拋物體狀 松散型顆粒團(tuán) ,致密型顆粒團(tuán) ,貼壁帶狀顆粒團(tuán)以及小顆粒團(tuán)等幾類。 圖 粒團(tuán)形狀 （ 3）顆 粒團(tuán)的運(yùn)動(dòng)速度在一定范圍內(nèi)快速變化其軸向速度一般遠(yuǎn)大于徑向速度 （ 4）上升顆粒團(tuán)的破碎一般是由于氣流的沖刷引起，而下落顆粒團(tuán)的破碎原因有兩種可能，一種是被氣流吹散；一種是沿著壁面流 動(dòng)或與邊壁環(huán)形濃相區(qū)顆粒團(tuán)疊加，逐漸被氣流沖刷削薄，形成濃相區(qū)邊壁流動(dòng)。 其 結(jié)論的圖片顯示為 圖 運(yùn)動(dòng)中顆粒團(tuán)的形狀。 圖 過渡區(qū)上升顆粒團(tuán)和下落顆粒團(tuán)軸向速度變化， 圖 。圖 圖 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)論文 8 圖 密型顆粒團(tuán)的大 小和演變過程 尹斌等 人 對(duì)內(nèi)循環(huán)流化床運(yùn)用可視化方法研究了氣泡的運(yùn)動(dòng)軌跡和運(yùn)動(dòng)速度 9。這些研究工作對(duì)可視化技術(shù)應(yīng)用到冷態(tài)和熱態(tài)循環(huán)流化床氣固流動(dòng)特性研究中具有很大的指導(dǎo)作用 ,也 具有很大的實(shí)際意義。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)論文 9 外對(duì) 動(dòng)特性圖像的研究 國外在這方面的 也是近幾年發(fā)展起來的 ， 美國 1998 年由 10】 利用計(jì)算機(jī)視頻成像技術(shù)來測量粒子速度和空隙率的軸向和徑向分布，其采用的測試系統(tǒng)如下圖 示， 圖像經(jīng)過處理顯示為黑白兩種顏色，據(jù)此可以測 量出粒子間的空隙率。 作者 通過研究粒子的存在框架，然后比較周長灰色水平 和形象的粒子來區(qū)分粒子對(duì)焦和出焦中心。最后和應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)玻璃珠軟件計(jì)算結(jié)果相比，結(jié)果基本相似。 圖 化床示意圖和視頻成像系統(tǒng) 西弗吉尼亞大學(xué)的 11】 評(píng)價(jià)了 估算 循環(huán)流化床（ 管內(nèi)壁 數(shù)字視頻觀察顆粒局部濃度有關(guān)的錯(cuò)誤。 提出了評(píng)估潛在表明粒子數(shù)，位置，以有效和可靠的方式集中的方法。 【 12】 等人研究了 氣泡流動(dòng)的三種形式：多氣泡流、單一氣泡流、充分發(fā)展氣泡流。影響氣泡大小的是布風(fēng)板壓降，而開孔數(shù)量及開 孔率大小并不重要；另一個(gè)影響流化狀態(tài)的因素就是氣速。無節(jié)涌流化床的流化區(qū)域通常有下面三種氣泡存在形式。 圖 是他們研究氣泡區(qū)域所得的結(jié)果。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)論文 10 圖 獻(xiàn) 12中冷態(tài) 2 :已定義的區(qū)域， ：過渡區(qū)域 文主要研究內(nèi)容 有國內(nèi)外研究結(jié)果看出，近十多年來，越來越多的研究者運(yùn)用可視化技術(shù)研究循環(huán)流化床的流動(dòng)特性。由于流動(dòng)可視化技術(shù)提供了整個(gè)流場流動(dòng)行為的信息，通常不能提供定量的速度數(shù)據(jù)，但圖像處理技術(shù)的最新進(jìn)展提出了流動(dòng)測量的可能性，使流動(dòng)可視化技術(shù)得 到研究者的普遍重視。這些圖像處理技術(shù)包括去除背景光和噪音、中值濾波、調(diào)整對(duì)比度、應(yīng)用一些專用軟件等?？梢暬瘧?yīng)用到循環(huán)流化床可詳細(xì)觀察流化狀態(tài)和相應(yīng)的流體結(jié)構(gòu)，并且可通過大量圖像的數(shù)字圖像處理和圖像識(shí)別獲得各種局部參數(shù)，從而確定床料在床內(nèi)的流動(dòng)規(guī)律，揭示床內(nèi)的流動(dòng)結(jié)構(gòu)和顆粒聚團(tuán)、氣泡生成規(guī)律等。 本課題研究內(nèi)容主要包括以下幾方面： （ 1）編寫圖像處理軟件程序，完成了基于 畫出 流場 運(yùn)動(dòng)矢量圖 的軟件，（具有人機(jī)交互界面，能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)的量化處理，并內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)論文 11 將數(shù)據(jù)顯示出來） 。 （ 2） 在前輩們的基礎(chǔ)上，繼續(xù)研究 氣泡和 顆粒團(tuán)對(duì)氣固兩相流的影響，通過調(diào)整不同的顆粒粒徑篩分比例、不同的流量大小、不同窗體位置來獲取圖像，進(jìn)而對(duì)圖像進(jìn)行分析。 研究顆粒的流動(dòng)問題，使其更好的流化，應(yīng)用軟件作出流場矢量運(yùn)動(dòng)圖像以及分析顆粒的團(tuán)聚問題。 同時(shí)我們還要分析鼓泡床階段汽泡的一些特性 ，因?yàn)樵谄莸难芯糠矫鎳鴥?nèi)很少見到有關(guān)的報(bào)道。 （ 3）研究如何獲得更加清晰、有效的圖像，通過在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的各種 試驗(yàn) 選出最好的方法。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)論文 12 第二章 基于 圖像處 理軟件”的編制 美國 學(xué)軟件 ，用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計(jì)算的高級(jí)技術(shù)計(jì)算語言和交互式環(huán)境 【 13】 。本章主要應(yīng)用該軟件進(jìn)行圖像處理軟件的編制，并且講述一些編程依據(jù)的理論。 介 名字是由 陣）和 驗(yàn)室）兩個(gè)字的前三個(gè)字母組合而成。 該語言主要用于數(shù)值計(jì)算及可視化圖形處理的工程語言。其應(yīng)用頗為廣泛，例如在數(shù)值分析計(jì)算領(lǐng)域、工程應(yīng)用領(lǐng)域、科研領(lǐng)域等重大項(xiàng) 目領(lǐng)域都起到了不可估量的作用。該軟件主要包括 大部分。 該軟件誕生于美國 20 世紀(jì) 70 年代后期， 士和他的同事構(gòu)思并為學(xué)生設(shè)計(jì)了處于萌芽狀態(tài)的 后于 1984年， 司，專門從事 件開發(fā)，從此 始走入市場 。 計(jì)算、可視化及編程于一身。因此 其高效的數(shù)值計(jì)算、先進(jìn)的可視化工具、直觀靈活的語言、高強(qiáng)的開放性與 可擴(kuò)展性而聞名于世。其次 基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達(dá)式與數(shù)學(xué)、工程中常用的形式十分相似，故用 ， 且 使 新的版本中也加入了對(duì)C， C+ ， 支持?？梢灾苯诱{(diào)用 ,用戶也可以將自己編寫的實(shí)用程序?qū)氲?以創(chuàng)建圖形用戶界面 ,它是用戶和計(jì)算機(jī)之間交流的工具。 所有 持的用戶控件都集成在這個(gè)環(huán)境中并提供界面外觀、屬性和行為響應(yīng)方式的設(shè)置方法 ,隨著版本的提高 ,這種能力還會(huì)不斷加強(qiáng)。而且具有強(qiáng)大的繪圖功能 ,可以輕松的獲得更高質(zhì)量的曲線圖。 像處理軟件設(shè)計(jì)原理 本圖像處理軟件包括兩個(gè)部分，一個(gè)是對(duì)圖像的基本處理計(jì)算，這些技術(shù)包括包括去除背景光和噪音、濾波、調(diào)整對(duì)比度 ，然后對(duì)圖像進(jìn)行二值化處理，計(jì)算顆粒團(tuán)的高度，長度以及面積等內(nèi)容。另一個(gè) 是 作出兩張運(yùn)動(dòng)圖像的矢量圖。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)論文 13 像 處理 的基本 原理 我 主要運(yùn)用 圖像處理工具箱對(duì)圖像進(jìn)行各種運(yùn)算 ,并結(jié)合直方圖進(jìn)行濾波除噪、調(diào)整對(duì)比度使圖像增強(qiáng) ,將原來不清晰的圖像變得清晰 ,從而使人們感興趣的某些特征被強(qiáng)調(diào)出來。通過采用一系列的技術(shù)改善了圖像的視覺效果 ,將圖像轉(zhuǎn)換成一種更適合于人或機(jī)器進(jìn)行分析處理的形式 ,有選擇地突出便于人或機(jī)器分析的某些感興趣的信息 ,同時(shí)抑制了不感興趣的特征 ,提高圖像的使用價(jià)值。 波實(shí)現(xiàn)的原理 濾波的目的一是抽出對(duì)象的特征作為圖像識(shí)別的特征模式 ;另一個(gè)是為適應(yīng)圖像處理的要求，消除圖像數(shù) 字化時(shí)所混入的噪聲。對(duì)濾波處理的要求有兩條 :一是不能損壞圖像的輪廓及邊緣等重要信息 ;二是使圖像清晰視覺效果好。 濾波的方法有很多 ，主要可以分為頻域法和空間域法兩大類。頻域法是將圖像從空間域變到頻域，對(duì)圖像的變換系數(shù)值進(jìn)行運(yùn)算，然后通過逆變換獲得增強(qiáng)圖像。這是一種間接的圖像濾波方法。而空間濾波方法是一類直接的濾波方法，它在處理圖像時(shí)直接對(duì)圖像 的 灰度 作 運(yùn)算。 空域?yàn)V波又分為線性和非線性兩大類，由于本研究對(duì)圖像的處理要求 有清晰的邊界 ， 因此本軟件 設(shè)計(jì) 選用非線性平滑濾波器（中值濾波）。 中值濾波器是將像素（中值計(jì)算中包 括的原像素值）鄰域內(nèi)灰度的中值代替該像素的值。中值濾波器的使用非常普遍，這是因?yàn)閷?duì)于一定類型的隨機(jī)噪聲，它提供了優(yōu)秀的去噪能力，比小尺寸的線性平滑濾波器的模糊程度明顯要低。 其理論依據(jù)為 1971 年由 出的 中值定義 13。 即一數(shù)組 1x ， 2x ， 3x ， 把 n 個(gè)數(shù)值的大小順序排列如下： 1 2 3i i i x x x ，那么中值的定義如式子 2 (121 2 3( 1 )( 1 )22, , , , 12m e d x x x xx x n ） 為 奇 數(shù)為 偶 數(shù)（ 2 其中 x ， 2x ， 3x ， 中值。把一個(gè)點(diǎn)的特定長度或形狀的領(lǐng)域成為窗口，就可寫出一維中值濾波器的輸出公式 2 , , , ,i i i u u i uy m e d x m e d x x x （ 2 以 2, ( , )i j I表示數(shù)字圖像各點(diǎn)灰度值，設(shè) A 為濾波窗口， 由 2容易推內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)論文 14 出二維中值濾波的定義公式 2 2, , ( , ) , ( , )i j A i j i r j sy m e d x m e d x r s A i j I （ 2 14 圖像增強(qiáng)的目的是采用一系列技術(shù)去改善圖像的效果，或?qū)D像轉(zhuǎn)換成一種更適合于進(jìn)行分