[发明专利]一种同步测量喷雾远场液滴粒径和液滴瞬时速度分布的试验装置及方法

权利要求书

1.一种同步测量喷雾远场液滴粒径和液滴瞬时速度分布的试验方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：采集喷雾远场液滴的喷雾图像；

步骤2：采用分割离散液滴的算法，将喷雾图像中每个液滴分割成连通区域，计算液滴的中心和直径；

步骤3，基于步骤2中分割出的离散液滴，利用离散液滴配对测量瞬时速度的算法计算出离散液滴的瞬时速度，将同一液滴不同时刻的中心位置相连，获得液滴在喷雾过程中的运动轨迹。

2.根据权利要求1所述的一种同步测量喷雾远场液滴粒径和液滴瞬时速度分布的试验方法，其特征在于，步骤2中分割离散液滴的方法为：

S1)将原始图像转化为灰度图矩阵I_g，进行二维中位数滤波获得矩阵I_m；

优选地，执行中位数滤波时每个输出像素包含I_g中对应像素周围的n×n区域中位数值，n大于5倍的液滴平均直径；

S2)二值化处理矩阵I_m，获得矩阵I_b；

S3)计算矩阵I_b中每个像素点与最近的非零像素之间的欧氏距离，获得矩阵I_d；

S4)对矩阵I_d进行分水岭变换，以此分离图像中相互接触的液滴，获得新的二值矩阵I_b，2；

S5)从二值矩阵I_b，2中确定连通区域；

S6)根据连通区域的坐标，获得矩阵I_g中对应位置的光强分布，根据液滴光强标定结果，过滤掉镜深外液滴对应的连通区域；

S7)利用图像矩算法计算每个连通区域的质心位置和与连通区域面积相同的等效圆直径，对应于每个液滴的中心C和直径D。

3.根据权利要求2所述的一种同步测量喷雾远场液滴粒径和液滴瞬时速度分布的试验方法，其特征在于，S6中液滴光强标定的方法为：

将喷嘴3出口处定义为笛卡尔坐标系z＝0位置，确定点直径和点间隔点阵标尺(14)置于z＝0平面，标定视野内每个像素点的实际尺寸和光强分布均匀性；采用喷雾试验所用液体，在液滴光强标定板(15)表面不同位置生成体积相同的座液滴，将液滴光强标定板z＝0平面置于聚焦平面内，标定座液滴表面平均光强及光强标准差与座液滴中心距离聚焦平面的定量关系。