造纸行业是一个发展越来越壮大的传统产业。磨浆作为造纸过程中一个重要的工段对造纸过程在节能与原材料优化上有很大的潜力。因此磨浆过程的研究在整个造纸行业中占有至关重要的地位。磨浆的方式可分为低浓磨浆与中高浓磨浆，二者在作用方式及适应的浆种都存在着很大的不同。国内外对磨浆过程的研究也很多，针对磨浆过程也提出了很多的理论。这些理论对我们认识磨浆以及指导磨浆机的设计都起到了重要的作用。然而磨浆方式的不同，其作用方式和相关机理都存在差异。所以有必要深入了解不同的磨浆方式的发生过程，纸浆纤维的分丝帚化过程和运动的轨迹。这对于提高磨浆的质量有重大促进作用。不同磨浆方式的磨浆机理的明朗化可以为磨浆工艺的改进提供方向性的指导和技术上的支持。九十年代以来，CCD成像技术得到了飞速的发展。而高速摄像机则是在CCD成像技术上发展起来的高速连续采集图像的设备。高速摄像技术的发展为科研带来了巨大的促进与影响。高速摄像技术对微观世界的探究与对高速运动的研究提供了必要的条件。本论文的核心就是采用高速摄像技术对中、低浓磨浆过程进行可视化的研究，通过拍摄来获得磨浆过程的直观实验数据，经过分析和处理，进一步指导理论发展和实践应用。主要的研究内容包括：（1）结合前人成果开发了一个适合可视化研究磨浆过程的实验装置。（2）通过高速摄像机对有机磨片内部发生的变化进行拍摄记录，清楚的观察到纤维示踪物在磨片中的分裂过程，运动轨迹。（3）通过直接染料作用的纸浆纤维对纤维进行识别。并同时研究了染色后纤维的热稳定性，打浆性能，纤维形态，抄纸性能以及混染性。（4）通过MATLAB处理所拍摄的图片。使用了图像处理部分的去噪、滤波等功能来对图像进行视觉优化。同时分析并利用了MATLAB对不同图片上的同一个纤维示踪物在同一个图片中叠加，并计算出了它们相隔的距离，使定量计算流体剪切力成为了可能。（5）描述了纤维示踪物在中、低浓磨浆过程中运动轨迹。通过分析磨浆过程中发生各种现象的原因，理论基础，并通过对实验现象的提炼和综合得出中低浓磨浆过程的差异性。通过图片处理和实验现象的佐证得出纤维示踪物的可能运动轨迹，并定量的算出了中低浓磨浆过程中纤维示踪物所受的流体剪切力的大小。通过本论文的工作，得到如下结论：（1）直接染料对纸浆纤维染色前后的热稳定性在造纸过程中温度下是完全一样.直接染料的染色浆的打浆趋势基本与未染浆一致，但在打浆强度更高的情况下，其打浆度会略小于未染浆。染色浆的纤维物理形态与未染浆相比较，其长度略长些，宽度更大些，卷曲指数与扭结指数相对更大。直接染料染色后的纸浆，其成纸质量基本与未染浆基本一致，抗张指数稍小于未染浆，而撕裂度会略大于未染浆。通过显微镜观察，直接染料作用于纸浆纤维，主要发生在细胞壁以及纤维的无定区，染料和固色剂包裹在纤维细胞的外部。染色后的纤维的固色性很好，不会与未染浆混染。直接染料染色的纤维可应用于纤维示踪物的相关研究，并可以结合高速摄像技术来研究打浆过程。（2）通过利用高速摄像技术对中浓磨浆过程进行详细的观察，发现了中浓磨浆过程中，纤维都是成团的形式存在的，几乎看不到水流的存在。但纤维团的大小及厚度内外圈存在差异性。越往外圈，磨齿的齿刃处浆层的厚度越薄，纤维团也越小分布的也越均匀。中浓磨浆过程中，沟槽中的纤维团速度很慢，纤维团更大，它更接近固态化。它的作用力主要来源于后绪纸浆的推动。（3）利用高速摄像技术对中、低浓磨浆在同一个磨齿的现象进行了观察。发现低浓磨浆过程在内圈时，低浓的磨齿处的浆层要薄，浆流速度快。几乎看不到纤维团的存在，而且很明显可以看到有水流的存在。中浓在内圈的齿刃处的浆层很厚，而且纤维团很大，而且纤维团主要以剥离形式主为，几乎看不到水流的存在。中浓磨浆在这种状态下，所受的机械剪切力会被均匀地分布到多根纤维小，减少了机械剪切力对纤维的直接切断。中低浓磨浆过程在外圈时，低浓的浆流以更连续的方式通过磨齿，它们的形态变化不大。中浓的浆流以一种间断的方式通过磨齿，纤维团的形态发生较大变化，可以看出纤维团在这期间受力较大。（4）利用MATLAB对中低浓磨浆过程中纤维示踪物的位置及速度进行了计算。发现在中浓磨浆中，纤维团所受的平均流体剪切力为4.43×10^-3N，而低浓磨浆下平均流体剪切力为1.84×10^-3N。在中浓磨浆过程中流体剪切力所占的比例要大于低浓磨浆。