施丽莲 叶 军 沈红卫

(绍兴文理学院工学院，浙江 绍兴 312000)

0 引言

在气液两相流中，气泡的直径、空隙率和界面面积是决定泡状流内部结构的三个基本几何参数[1]，它们的尺寸和分布往往决定了两相流体的流动结构和运动规律，甚至影响两相流系统的总体性能。

测量两相流中气泡形态特征参数的技术主要有探针技术[2－8]、过程层析成像技术[9－10]、激光多普勒技术[11－12]、辐射线技术[14－15]、声波技术[16]、压力传感器技术[17－18]、高速摄影技术[13，19－22]等。其中，高速摄影技术是一种比较传统的可视化研究手段，它对流场无干扰，可以直接拍摄流体的流动图像，现已广泛应用于两相流的气泡特征参数检测中。但当气泡密度比较大时，气泡图像可能出现重叠或粘连现象，这给气泡的分割识别增加了困难。在此，根据气泡的形态特征，提出了一种用于识别重叠或粘连气泡的形态学新算法。试验证明，该算法能够较准确地对重叠或粘连气泡进行分割和识别。

1 试验装置

气液两相流的流动图像由试验装置采集得到。该试验装置主要包括图像采集系统和流体控制系统两部分[23]，其框图如图1 所示。

图1 试验装置框图Fig.1 Schematic diagram of experimental apparatus

图像采集系统主要包括计算机、图像采集卡、摄像头和照明系统等。其中，图像采集卡采用美国NI公司的PCI 1422;摄像头采用美国UP-900逐行扫描数字CCD摄像机，其分辨率为1 392×1 040，帧频为15帧/s，快门速度为1/31 000～1/15 s;照明系统光源使用5 000 K色温的三基色光管，光线稳定，无闪烁。在图像摄取过程中，由于液体和气泡均是透明的，因此可采用逆光照明，以拍摄气泡的阴影。……