[發明專利]一種管道內氣體爆炸火焰傳播真實速度的獲取方法

有效

• 申請號: 202010044933.6
• 申請日: 2020-01-15
• 公開（公告）號: CN111208313B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: 王濤;趙婧昱;羅振敏;鄧軍;文虎;程方明;肖旸;王亞超;蘇彬;李睿康;康曉峰
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: G01P3/68
• 分類號: G01P3/68
• 代理公司: 北京八月瓜知識產權代理有限公司 11543
• 代理人: 李斌

本發明提供了一種管道內氣體爆炸火焰傳播真實速度的獲取方法。本發明的管道內氣體爆炸火焰傳播真實速度的獲取方法，包括如下步驟：步驟一：采用圖像采集儀采集管道內氣體爆炸火焰傳播圖像；步驟二：對所述管道內氣體爆炸火焰傳播圖像進行處理以提取火焰鋒面位置信息；步驟三：對所述火焰鋒面位置信息進行修正，獲得火焰鋒面實際位置信息；步驟四：根據所述火焰鋒面實際位置信息獲取管道內氣體爆炸火焰傳播真實速度。本發明的方法通過對火焰鋒面位置信息進行修正，能夠獲得火焰鋒面實際位置信息，利用該火焰鋒面實際位置信息能夠獲取得到管道內氣體爆炸火焰傳播的真實速度。

技術領域

本發明涉及燃燒爆炸防控技術領域，尤其是涉及一種管道內氣體爆炸火焰傳播真實速度的獲取方法。

背景技術

火焰傳播速度是指火焰前鋒沿其法線方向相對于未燃可燃混合氣的推進速度，火焰傳播速度表征了進行燃燒過程的火焰前鋒在空間的移動速度，是研究火焰穩定性的重要數據之一。

目前，在開展氣體/粉塵燃爆實驗時，通常采用高速攝影儀對各可燃氣體/粉塵爆炸火焰傳播過程進行圖像采集，在處理火焰傳播圖像數據時，通常使用自編寫程序并結合Canny算法進行火焰鋒面特征信息的識別與提取。在提取爆炸傳播火焰鋒面位置參數后，根據爆炸容器視窗實際尺寸與圖片中的大小比例關系、點火中心位置和火焰鋒面對應的時刻等數據，求得氣體/粉塵爆炸火焰傳播的位置、速度等參數。然而，實際研究過程發現，按照上述方法求得的火焰傳播速度值存在較大的誤差。

鑒于此，特提出本發明。

發明內容

本發明提供一種管道內氣體爆炸火焰傳播真實速度的獲取方法，該方法能夠有效消除現有方法的誤差，從而獲得管道內氣體爆炸火焰傳播的真實速度。

本發明提供的管道內氣體爆炸火焰傳播真實速度的獲取方法，包括如下步驟：

步驟一：采用圖像采集儀采集管道內氣體爆炸火焰傳播圖像；

步驟二：對所述管道內氣體爆炸火焰傳播圖像進行處理以提取火焰鋒面位置信息；

步驟三：對所述火焰鋒面位置信息進行修正，獲得火焰鋒面實際位置信息；

步驟四：根據所述火焰鋒面實際位置信息獲取管道內氣體爆炸火焰傳播真實速度。

在本發明的上述步驟一中，對用于采集儀采集管道內氣體爆炸火焰傳播圖像的圖像采集儀不作嚴格限制，可以采用本領域的常規儀器，例如高速攝影儀等。

在本發明的上述步驟二中，針對強光火焰，所述步驟二包括：調整所述管道內氣體爆炸火焰傳播圖像的對比度，隨后采用Canny算子檢測火焰邊緣并提取火焰鋒面位置信息。圖3顯示了一實施方式的強光火焰鋒面位置信息提取示意圖；針對強光火焰的上述方法為現有技術方法，強光火焰指的是能夠采用上述方法提取火焰鋒面位置信息的火焰。

本發明人研究發現，對于較弱的火焰鋒面，主要存在于爆炸極限附近濃度，采用上述方法難以實現對火焰鋒面特征信息的采集。鑒于此，本發明人特別提出了一種針對弱光火焰的火焰鋒面位置信息提取方法；此處弱光火焰指的是采用上述方法無法提取火焰鋒面位置信息的火焰。

具體地，針對弱光火焰，所述步驟二包括：對所述管道內氣體爆炸火焰傳播圖像進行增強，隨后進行二值化處理，再以Canny算子檢測火焰邊緣并提取火焰鋒面位置信息。圖2顯示了一實施方式的弱光火焰鋒面位置信息提取示意圖；由圖2可見，上述方法能夠有效提取弱光火焰鋒面位置信息參數。

在本發明中，對管道內氣體爆炸火焰傳播圖像的增強方式不作嚴格限制，可以采用本領域的常規方法，例如Imcomplement算法、Imreducehaze算法等。