一种基于视觉数据的池沸腾相变估计新型诊断方法
图像与视频处理
2025-06-13 v1 流体动力学
摘要
本研究提出了一种新型指标——视觉相似度指数（IVS），仅利用视觉数据对沸腾传热相进行定性表征。IVS通过结合基于SIFT的特征匹配实现的形态学相似性与通过Mask R-CNN进行蒸汽面积估计实现的物理相似性来构建。我们在两种不同表面（抛光铜和多孔铜泡沫）上的池沸腾高速图像上验证了该方法的泛化能力。IVS能够捕捉气泡形状、大小和分布的关键变化，这些变化对应于传热机制的转变。该指标与基于实测传热系数（HTC）推导的等效指标进行了对比验证，显示出在检测沸腾相变（包括核态沸腾起始和接近临界热流密度CHF）方面具有强相关性和可靠性。鉴于精确测量HTC变化的实验局限性，我们还考察了IVS对表面过热的敏感性，以增强IVS的可信度。因此，IVS作为一种强大、快速且无干扰的工具，适用于基于图像的实时沸腾诊断，在相变换热领域具有广阔的应用前景。
引用
@article{arxiv.2506.10832,
title = {A novel visual data-based diagnostic approach for estimation of regime transition in pool boiling},
author = {Pranay Nirapure and Ayushman Singh and Srikanth Rangarajan and Bahgat Sammakia},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.10832},
year = {2025}
}