مکانیک سیالات و آیرودینامیک

مکانیک سیالات و آیرودینامیک

شناسایی و استخراج خودکار مشخصه هندسی امواج ضربه‌ای از تصاویر شیلرین با استفاده از پردازش تصویر در تونل باد مافوق‌صوت

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مهندسی کامپیوتر، واحد خرم آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، خرم آباد، ایران
2 مرکز تحقیقات آیرودینامیک قدر، دانشگاه جامع امام حسین (علیه السلام)
3 دانشگاه جامع امام حسین (علیه السلام)
چکیده
در این پژوهش، شناسایی و استخراج زاویه موج ضربه‌ای روی مدل مخروطی در تونل باد مافوق‌صوت با استفاده از تصاویر سیستم اپتیکی شیلرین بررسی شده است. روش پیشنهادی شامل کاهش نویز با فیلتر دوجانبه، آشکارسازی لبه با الگوریتم Canny، خوشه‌بندی نقاط با DBSCAN و برازش هندسی برای استخراج خودکار ساختار غالب موج ضربه‌ای و زاویه آن است. روش ارائه‌شده بر روی تصاویر جریان با عدد ماخ 3 و زاویه مخروط 20 درجه اعمال شد و زاویه موج ضربه‌ای 29.20 درجه به دست آمد. مقایسه با مقدار مرجع 29.65 درجه، اختلاف 0.45 درجه را نشان داد. همچنین، اجرای روش بر روی دو تصویر، انحراف معیار 0.5 درجه را نشان داد که بیانگر تکرارپذیری مناسب روش است. عدم‌قطعیت زاویه 0.6 درجه برآورد شد. نتایج نشان می‌دهد روش پیشنهادی می‌تواند شناسایی و اندازه‌گیری هندسی موج ضربه‌ای را با تکرارپذیری مناسب و حداقل دخالت اپراتور انجام دهد. این روش در پژوهش حاضر برای امواج تقریباً خطی و در شرایط مورد بررسی اعتبارسنجی شده است و استخراج مستقیم سایر پارامترهای میدان جریان هدف این پژوهش نیست.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Automatic Identification and Extraction of Geometric Characteristics of Shock Waves from Schlieren Images Using Image Processing in a Supersonic Wind Tunnel

نویسندگان English

Mohammad Khodadadi Nejad 1
abdolali haghiri 2
Rasoul Sheklabadi 3
1 Department of Computer Engineering, Khorramabad Branch, Islamic Azad University, Khorramabad, Iran
2 Qadr Aerodynamics Research Center, Imam Hussein University (peace be upon her)
3 Imam hossein university
چکیده English

This study investigates the identification and extraction of the shock-wave angle over a conical model in a supersonic wind tunnel using images acquired by an optical Schlieren system. The proposed method consists of noise reduction using a bilateral filter, edge detection using the Canny algorithm, point clustering using DBSCAN, and geometric fitting to automatically extract the dominant shock-wave structure and determine its angle. The method was applied to flow images obtained at a Mach number of 3 and a cone angle of 20°. The measured shock-wave angle was 29.20°. Comparison with the reference value of 29.65° yielded a deviation of 0.45°. Furthermore, application of the method to two images resulted in a standard deviation of 0.5°, indicating satisfactory repeatability. The angular measurement uncertainty was estimated to be 0.6°. The results demonstrate that the proposed method can identify and measure shock-wave geometry with satisfactory repeatability and minimal operator intervention. In this study, the method was validated for approximately linear shock waves under the investigated conditions; direct extraction of other flow-field parameters was beyond the scope of the research.

کلیدواژه‌ها English

Schillerin
image processing
Shock Waves
Supersonic Flow
Clustering

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 01 آبان 1405

  • تاریخ دریافت 11 شهریور 1404
  • تاریخ بازنگری 17 مهر 1405
  • تاریخ پذیرش 01 مرداد 1405
  • تاریخ انتشار 01 آبان 1405