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喷嘴性能的好坏对燃烧室及整个发动机性能有着重要影响,雾化角度是衡量喷嘴性能的一个重要指标。本文前半部分利用VOF方法,对航空发动机燃烧室中一种常用的离心式喷嘴的内部气液两相流场进行了三维仿真计算,从计算结果中得出了喷嘴内部相的分布和出口速度的分布,验证了喷嘴内部流场的理论分析。根据出口速度得出喷嘴的雾化角度,并对比了不同进口速度对雾化角度的影响。将仿真结果和实验结果进行了对比,分析了结果误差存在的原因。
本文后半部分介绍了计算机视觉的概念,系统的构成和特点;针对现阶段雾化角度检验落后的人工检测方法提出了利用计算机视觉技术和虚拟仪器技术的图像检测方法;对雾化角度图像检测系统的光源、CCD摄像头、图像采集卡等主要硬件的性能进行了分析和选择:对采集的喷雾图像,采用中值滤波对图像去噪,灰度直方图均衡法增强图像,得到了比较满意的预处理图像。
本文提出了基于图像域值分割,边缘提取和直线拟合的雾化角度图像检测算法。在图像域值分割中应用了自动域值选择技术,选择了Canny算子作为本系统的边缘检测算子;利用最小二乘法对提取的边缘进行直线拟合,得出了直线斜率,建立数学关系求出雾化角度。在图像检测法的基础上,完成了检测系统的软件设计,并对图像检测结果和人工检测结果进行了对比,证明了图像检测方法的可行性,为现阶段雾化角度检测方法改进提供了思路。