Dantec公司关于两相流PIV测量的混合边界检测技术（Phase Boundary Detection, PBD）在《Flow Measurement and Instrumentation》期刊发表

    在多相流PIV测量中，两相边界附近的测量精度会较低。因为不同相内的粒子浓度、背景强度、速度大小和流动方向不同，但基于互相关的PIV算法只选择最高的互相关峰。如果在相边界附近两个不同相内的查问域互相关峰最高，那么就会产生越过相边界的错误矢量，或者在后处理中错误地将正确计算出的位移检测为异常值，随后将其替换。在PIV测量中如果可以检测到不同相的边界，就可以最大程度上减少此问题，并通过分别处理每个相来提高边界精度。这种测量需要在每一步完成以下工作：

    （1）在连续帧中准确检测相边界；

    （2）生成动态相的掩模；

    （3）对每个相进行准确的PIV速度计算；

    （4）重组整个流场。

 

    在本文中，重点讲述了如何准确检测相边界，并在三种不同的两相流实验中测试了混合相边界检测技术（Phase Boundary Detection,PBD），第一个实验是在电磁微混合器中混合两种液体；第二个是燃烧实验，在其中研究了湍流、预混合、低涡流和火焰抬升；第三个是在鼓泡塔反应器中研究含有气泡的流动。

结果表明，在以上测量实验中，Dantec公司的混合边界检测技术在多相流动检测中表现出很多优势：

   （1）以时间分辨的方式，准确、系统地检测相边界位置（例如微混合容器中的扩散边界或燃烧的火焰前缘边界）；

   （2）以系统的方式进行多相流应用中的相鉴别；

   （3）动态屏蔽PIV原始图像和矢量场以进行相分离的PIV测量，因此在相边界附近可显著提高PIV精度。

 

    与其他边界检测方法相比，本文中所描述的方法仅需要设置很少的参数就能找到相边界。近似全局阈值与局部Otsu阈值分割算法的组合使用户可以在输入相对较少参数的条件下正确确定相边界。另一个优势是它的多功能性，寻找相边界的一些其他方法通常针对特定应用具有良好的效果，但是对于不同的应用，这种方法很少具有通用性。但是，本文所提出的方法可用于不同的相组合、不同的粒子浓度和不同反应流动。

    在某些应用中，难以直接从粒子图像中准确确定PIV的相边界，通过文中用于燃烧研究的OH-LIF系统和用于气泡流动研究的阴影成像系统两个案例，我们证明了本文所述的方法可以使用光学相分离来确定相边界。相分离的PIV测量会沿相界显著提高精度，为了对这种改进进行定量评估，计划使用已知位移的合成图像进行研究。

 

        Dantec公司未来的工作主要集中在减少用户输入，使PBD程序更加智能，最终完成一个不需要输入参数的完全自动化版本。未来工作的另一个方向是研究用于三维两相流的技术扩展，即检测体积中的相边界表面以提高体积测量的准确性。