[发明专利]一种扩散火焰碳烟生成转捩点的判别方法

说明书

本发明提供了一种扩散火焰碳烟生成转捩点的判断方法，以对冲扩散火焰为例验证使用该方法判别了对冲扩散火焰的碳烟生成转捩点，该方法通过高清摄像机摄取不同工况下连续变化的火焰图像，根据三基色原理得出图像中像素点的三基色，并形成三要素三维图像，并以此判断转捩点的位置。利用本发明的方法，可以较目测更准确地捕捉到火焰黄亮度的变化；本发明的方法操作简便，给出的判断区间通过实验验证可以较为准确的判断出碳烟生成转捩过程。

技术领域

本发明属于燃烧技术领域，具体涉及一种扩散火焰碳烟生成转捩点的判别方法。

背景技术

扩散火焰是指在发生化学反应前，燃料和氧化剂是分开的，依靠分子扩散和整体的对流运动(湍流扩散)使反应物分子在某一区域混合，接着进行燃烧反应所发出的火焰。扩散火焰相比于预混火焰，拥有更好的稳定性。

碳烟生成的转捩点是由于火焰中碳烟的生长和团聚，在受热后发出黄色辐射，导致火焰由蓝焰转变为黄焰的过程。碳烟是火焰燃烧过程中未完全燃烧的碳颗粒，对人体与环境都会造成极大伤害。因此碳烟生成的规律与调控也是广大研究者们重点关注的一大问题。

当下的研究表明，碳烟生成的转捩点多依靠人眼辨识，但是人眼的辨识是不准确的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过光学及图像处理方法准确判定扩散火焰碳烟生成转捩点的方法。

实现本发明的技术方案为：

一种扩散火焰碳烟生成转捩点的判断方法，包括以下步骤：

步骤1：采用相机在相同外界条件下获得不同氧浓度X_O连续变化的火焰图像；

步骤2：采用图像处理软件获得所有火焰中轴线处像素点的三基色亮度值，做求和归一，并以三基色亮度值占比为坐标做三基色三要素图；

步骤3：所述步骤2中的三基色三要素图以三基色占比为等边三角形三边坐标轴，每一个像素点都能在三要素图内找到自己的位置其中等边三角形的底边表示红色，左侧边表示蓝色，右侧边表示绿色；

步骤4：判断方法为：碳烟生成转捩发生前，其特征为超过80％的像素坐标分布在三角图的左下角，呈离散分布；碳烟生成转捩发生期间，其特征为像素坐标逐渐由蓝色占比0.4-0.8、红色占比0-0.4的蓝光区域，向绿色占比0.2-0.4的狭长区域转变；碳烟生成转捩结束后，其特征为超过80％的像素坐标分布在绿色占比0.2-0.4、红色占比0.1-1.0的狭长区域内。

进一步地，所述步骤1中的相机为高清数码单反相机或CCD相机。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

(1)目测观察是现有判断碳烟生成转捩点的主要方式，但是人眼对于火焰化学发光亮度的反馈并不敏感，当碳烟生成转捩过程开始时，火焰黄亮度并不明显，受火焰蓝亮度影响，人眼无法准确地捕捉到火焰黄亮度的变化，利用本发明的方法，可以较目测更准确地捕捉到火焰黄亮度的变化；

(2)本发明的方法操作简便，给出的判断区间通过实验验证可以较为准确的判断出碳烟生成转捩过程。

下面结合说明书附图对本发明进行进一步描述。

附图说明

图1为不同氧浓度下的火焰图像。

图2为碳烟生成转捩发生前的三要素等边三角形图。

图3为碳烟生成转捩发生期间的三要素等边三角形图。

图4为碳烟生成转捩结束后的三要素等边三角形图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的介绍。