[发明专利]一种基于内燃机缸内燃烧火焰摄影照片计算温度场的方法

摘要

本发明涉及计算温度场分布的方法，根据内燃机缸内高速摄影得到的照片和压力示功图计算修正缸内温度场分布的方法，主要用于分析内燃机缸内燃烧过程中温度场的分布，以及不同温度区域的面积，为进一步分析内燃机燃烧和排放特性提供定量数据参考。本发明的优点是：不需要复杂的测试硬件，能批量处理各曲轴转角对应的燃烧图像，能很简便快速的得出温度场的分布，并能很好的验证计算的准确性。

主权项

1.一种基于内燃机缸内燃烧火焰摄影照片计算温度场的方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1、拍摄内燃机缸内燃烧火焰并获得彩色照片，记录照片对应的曲轴转角度数为通过燃烧分析仪测得内燃机缸内燃烧压力，获得示功图，根据示功图的燃烧温度与曲轴转角的关系曲线，得到曲轴转角所对应的温度，记为T_mc；步骤2、在彩色照片中，像素点的数量为n，记像素点的灰度值为N，记灰度值最大点的灰度值为N_H，则N_H＝256；步骤3、将灰度值最大点对应的温度值在1800k～2300k区间内取任意值，记为T_H；步骤4、根据公式（1），式中：N_L为低温点的灰度值，N_H为灰度值最大点的灰度值，F_(N)为修正系数；当时，根据步骤2中的N_H＝256，计算获得N_L＝64，此时F_(N)＝1.11；步骤5、根据公式（2）计算低温点的温度值T_L：TL=TH(NLNH)14F(N)···(2)]]>式中：T_L为低温点的温度值，T_H为灰度值最大点的温度值；根据公式（2）计算获得T_L，至此获得两组数据（N_H，T_H）、（N_L，T_L）；步骤6、根据公式（3)计算：T＝a×N^b    …………（3）式中：N为像素点的灰度值，T为像素点灰度值对应的温度值，a、b分别为常数，将步骤5获得的两组数据（N_H，T_H）、（N_L，T_L）代入公式（3），求解公式（3）获得a和b的值；步骤7，将步骤2中的n个像素点的灰度值N逐一代入公式（3），计算获得像素点灰度值对应的温度值T，共获得n组灰度值及其对应的温度值数据（N，T）；步骤8、将n个温度值数据分为I个温度区域，记每个温度区域的平均温度为T_i，i＝1,2,……I，通过图像处理软件获得每个温度区域内像素点的面积，并根据公式（4）计算获得平均温度T_m：Tm=Σi=1ITiSiΣi=1ISi···(4)]]>式中：i为温度区域的序号，i＝1,2,……I，I为温度区域的个数，T_m为平均温度，T_i为温度区域的平均温度，S_i为温度区域的面积；步骤9、计算|T_m-T_mc|，若|T_m-T_mc|≥20K，则步骤2中T_H在1800k～2300k区间的取值错误，返回步骤2重新取值，若|T_m-T_mc|＜20K，则认为步骤2中T_H取值正确，进入步骤10；步骤10、根据公式（3）T＝a×N^b，实现彩色照片中任意像素点的灰度值计算获得对应的温度值。