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Image processing for impinging-jet atomization and combustion experiments: cone angles, liquid-sheet dimensions and breakup length.

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AtmProcess 使用说明

当前发布版本:V1.0。

AtmProcess 是用于互击式喷嘴雾化燃烧实验图像处理的 Windows 图像处理程序,支持液膜尺寸与破碎长度测量、平均图、彩色转灰度、火焰锥角和雾化锥角处理。界面可切换中文和英文。

程序附带编号29的20张雾化图像、提取参数和演示汇总表。第一次使用可以直接调参、计算和导出,不必先准备自己的实验数据。样例仅演示操作流程,不代表完整实验或论文全部结果的复现。

0. 对应论文

  1. (破碎长度)费立涵,张玉园,尤冠文,汤成龙,黄佐华,张锋. 高环境压力下撞击射流雾化实验研究[C]//2023年中国工程热物理学会燃烧学学术年会. 2023-05.(墙报交流)
  2. (火焰锥角)FEI L H, ZHANG F, TANG C L, XU T G, YANG A L, YANG B E, HUANG Z H. An experimental investigation on MMH/NTO impinging jets flame characteristics at high chamber pressure[J]. Proceedings of the Combustion Institute, 2024, 40(1-4): 105709. DOI: 10.1016/j.proci.2024.105709.
  3. (雾化锥角)FEI L H, LI Y, TANG C L, HUANG Z H, YANG A L. New observation of unsteady jets impingement caused by nozzle cavitation at varying ambient gas pressures[J]. Experimental Thermal and Fluid Science, 2026, 178: 111811. DOI: 10.1016/j.expthermflusci.2026.111811.
  4. (破碎长度、雾化锥角)费立涵,李源,汤成龙,黄佐华. 高环境气体密度下撞击式喷嘴雾化特性实验研究[J]. 推进技术(在投).

1. 下载与准备

  1. 下载仓库 ZIP 并完整解压到可写的本地文件夹,不要在压缩包内直接运行。文件夹可以保留 AtmProcess-main 等名称。
  2. 安装64位 Python 3.10或更高正式版,包含 pip 和 Tcl/Tk。安装程序及说明见 Python Windows 下载页。确保 py 启动器或 python 命令可用。
  3. 配置依赖时需要网络连接。结果表自动打开需要系统已关联 .xlsx 文件的应用;若需自动保存、关闭已打开的目标工作簿,需使用桌面版 Microsoft Excel。

依赖清单见 requirements.txt。

2. 一键配置与启动

首次使用:双击 setup_env.bat。 脚本在当前程序目录创建 .venv,安装所需依赖。看到 Setup complete 后关闭该窗口。

日常使用:双击 start.bat。 启动脚本始终使用本目录的 .venv,不用手动激活环境或输入命令。正常退出程序后,启动窗口会关闭;出错时保留错误信息。

项目环境与其他 Python 项目的依赖隔离,不修改全局依赖。配置失败时可根据提示处理后重新运行 setup_env.bat。有关独立环境的机制见 Python venv 说明。

已经有可用 Python 环境的用户,也可以在程序目录手动运行:

python -m pip install -r requirements.txt
python main.py

3. 先运行雾化锥角样例

单张调参

  1. 首次打开时,程序进入“雾化锥角”页面,实验编号为29,帧范围为8000–8019。
  2. 右侧显示当前图像,左侧显示提取参数、锥角结果及四张面积加权灰度曲线。
  3. 修改参数后按回车,提交数值并重新计算。仅在输入框中打字不会触发延迟计算。
  4. 用“当前帧”后的 -、+ 切换图像;也可以设置播放帧率并点击播放。计算速度会限制实际播放速度。
  5. 预览中的计算区域、锥角线等开关可以同时勾选。颜色反转、显示二值化只是显示选项,不改变计算参数。

批量处理与汇总

  1. 默认帧范围覆盖全部20张样例,抽帧间隔为1。
  2. 点击“批量处理雾化锥角”,等待进度完成。
  3. 程序导出逐帧结果、统计量及频域数据,并把提取参数、角度平均值和标准差写入演示汇总表中编号为29的记录。

默认输出位置:

内容 程序目录下的路径
批量结果 sample_data/results/实验编号29_雾化锥角批处理结果.xlsx
演示汇总表 sample_data/results/atomization_summary.xlsx
预览图 sample_data/results/preview/

四张灰度曲线也可分别导出 Excel 数据,使用雾化页面中的结果目录。预览图使用右侧设置的保存目录和文件名。

4. 处理自己的数据

  1. 选择“数据根目录”,例如该目录下包含 实验编号29、实验编号30 等子文件夹,图像名称使用可识别的帧编号。也可使用界面提供的直接图像来源选择。
  2. 输入实验编号并按回车,确认图像来源、帧范围和当前帧。
  3. 设置抽帧间隔。例如从202开始、间隔为2,处理集合为202、204、206……;切帧按钮和批量任务均遵守该集合。
  4. 切换到需要的功能页,设置标定和处理参数,先检查单张图像效果,再执行批量操作。
  5. 为自己的实验选择独立的结果目录和汇总表,不要继续把演示表当作真实实验的汇总表。

自己的汇总表可参考演示表布局:第一行保留程序识别的字段标题,工况行使用唯一实验编号。可在雾化页面点击读取参数按钮,从所选汇总表恢复当前实验的提取参数。

频域计算使用页面输入的图像帧率。应填写参与处理的图像序列的采样频率;若先做了抽帧,需要自行填写对应的有效频率,程序不会再自动除以抽帧间隔。

5. 其他功能

页面 基本用途
液膜测量 在液膜尺寸和破碎长度两种模式中选择一种,点击预览设置边界,实时显示结果,记录逐帧数据并导出 Excel;也可读取已导出的记录。
平均图 按所选帧集合生成平均图,或将彩色图批量转换为灰度图。
火焰锥角 查看单帧效果、调整参数并批量提取火焰锥角。
雾化锥角 单帧调参、灰度曲线检查、批量提取和汇总表读写。

液膜测量切换实验编号或图像来源时会清空当前记录表,请先导出需要保留的数据。平均图、灰度转换等操作可能生成或覆盖输出图像,首次处理自己的数据前应保留原图备份。

许可证与引用

程序代码及使用文档采用 MIT License,版权署名为 Lihan Fei(费立涵)。随仓库提供的样例图像、来源元数据和演示汇总表模板单独采用 CC BY 4.0;具体范围和署名方式见 样例说明。

详细文档

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