吴雪娇，崔 嵛，李立明，程旭东，张和平

（中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室，安徽 合肥，230027）

基于图像处理的湍流轴对称火焰体积与表面积计算方法

吴雪娇，崔 嵛，李立明，程旭东，张和平＊

（中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室，安徽 合肥，230027）

基于“圆柱体法”思想设计出轴对称火焰的火焰体积和表面积计算公式，以25cm×25cm正庚烷油池火为例，采用灰度阈值法提取其火焰区域，进而计算轴对称火焰的体积和表面积，并讨论灰度阈值对火焰区域提取、火焰体积与表面积计算的影响。结果表明：本文所述方法可以简便地计算湍流轴对称火焰的火焰体积和表面积；火焰体积与表面积随灰度阈值增大而减小且灰度阈值变化对火焰体积的影响幅度约为对火焰表面积影响幅度的两倍。

火焰体积；火焰表面积；圆柱体法；灰度阈值；图像处理

0 引言

火焰尺寸是火灾领域的一个研究热点［1，2］，一些研究者尝试研究火焰体积或火焰表面积与热释放速率之间的关系［3－6］。湍流火焰的体积计算是一大难点，目前还没有能够精确计算湍流火焰体积的方法，只有为数不多的几种算法可以估算火焰体积。Mason等人通过极值重建技术（Minima Reconstruction Technique，MRT）重建三维火焰模型，从而确定火焰表面位置［7，8］，此法实际操作较复杂。Orloff曾将火焰等效为多层圆柱体计算湍流轴对称火焰的火焰体积（下文简称“圆柱体法”）［9］，此法仅适用于轴对称火焰，实际操作比较简单。国内尚没有研究者计算湍流火焰的体积或表面积。……