技术摘要：
本发明公开一种评价不相溶两相混合效果的方法，在物料混合的过程中，由高速摄像机对混合过程中的物料进行拍照；对拍摄到的图片进行二值化处理并得到最优的二值图；将最优的二值图分割成等大的N个区域；计算N个不同区域中多相混合流体混合图样的第0维贝蒂数β0或第1维贝 全部
背景技术：
混合，就是在外力的作用下，各种物料组分互相掺合，其在任何容积里各种组分的 微粒均匀分布。它是确保配合物料质量和提高物料效果的重要环节。混合的方法有多种，如 机械式混合、气动式混合、冲动式混合等。工业中经常遇到气液固三相或其中某两相混合的 问题。混合效果是不同组分经过混合所达到的分散掺和的均匀程度的度量。混合程度与所 考察的尺度有关。目前，流体系统的混合程度，可用以下三种表述方式：①调匀度，物系在总 体上，即在设备尺寸范围内的均匀性的度量。某组分的平均调匀度I是根据同一槽中几个样 品求得的某组分的调匀度的算术平均值，可用以度量物系总体上的混合效果，但必须指明 所取样品的数量。②分隔尺度，混合物系中被分散微团(如液滴、气泡或固体团粒)大小的度 量。在分隔尺度范围内，物质是均相的或仅有一种物质。分隔尺度愈小，说明混合愈均匀。而 对于不互溶的物系，不可能达到分子级的分隔尺度。③分隔强度，互溶物系在小尺度上的均 匀性的度量。液中存在的是不同大小和不同浓度的混合物微团，这些混合物微团浓度与平 均浓度的差别就是分隔强度。分隔强度愈小，说明物料混合愈充分，微团间界面愈模糊。当 混合物料经过分子扩散已达到理想的混合状态时，即达到所谓分子尺度的均匀时，分隔强 度为零，同样对于不互溶的物系，不可能达到分子级的分隔尺度。 在混合操作过程中，混合效果的评价至关重要，上述方法虽然可用于表征流体混 合程度，但使用时对工质的要求具有一定的限制性。
技术实现要素：
本发明克服了上述方法的不足，提供了一种应用性极强、可靠性更高的评价不相 溶两相混合效果的方法，具体步骤如下： (1)在物料混合的过程中，由高速摄像机对混合过程中的物料进行拍照； (2)对拍摄到的图片进行二值化处理并得到最优的二值图； (3)将最优的二值图分割成等大的N个区域； (4)计算N个不同区域中多相混合流体混合图样的第0维贝蒂数β0或第1维贝蒂数 β1； (5)求得每张最优的二值图的第0维贝蒂数β0或第1维贝蒂数β1的方差 (6)由公式 计算得λ，其中d表示维度，在二维中，d＝2；λ≥0，表示混合效 果随机，即混合状态无序性；0＜λ＜1，表示混合处于无序超均匀态，λ≥1，表示混合效果均 匀，即超均匀，λ越接近0，无序性越强；λ越接近1，均匀性越强。 步骤(1)高速摄像机的捕捉速率为250帧/秒。 步骤(2)运用迭代法找出图像二值化的最佳阈值，得到最优的二值图。 3 CN 111583270 A 说 明 书 2/5 页 步骤(3)N≥3，N个区域的形状为圆形或矩形。 步骤(4)第0维贝蒂数β0或第1维贝蒂数β1是通过CHom国际兔费软件来计算获得。 步骤(4)气液混合和液液混合时，由最优的二值图计算N个不同区域中多相混合流 体混合图样的第1维贝蒂数β1；固液混合时，由最优的二值图计算N个不同区域中多相混合 流体混合图样的第0维贝蒂数β0。 在代数拓扑学中，拓扑空间之贝蒂数β0，β1，β2...是一族重要的不变量，取值为非 负整数或无穷大。直观地看，β0是连通成分之个数，β1是沿着闭曲线剪开空间而保持连通的 最大剪裁次数，更高次的βk可藉同调群定义，其中β0为第0维贝蒂数，代表区域中连通成分的 个数，简单的说就是区域中块的个数；β1代表区域中孔洞的个数。本发明是利用第0维或第1 维贝蒂数评价多相混合拓扑无序超均匀的方法，采用统计学的方法，将由高摄像机捕捉到 的多相混合过程的图片二值化处理，然后由二值图计算多相混合图样的第0维贝蒂数β0或 第1维贝蒂数β1。具体的，将混合图样分割成等大的N个区域，计算各区域第0维贝蒂数β0或第 1维贝蒂数β1，进而求出方差，由公式 计算得λ，反映混合均匀性，λ≥0表示混合效 果随机；λ≥1表示混合效果如晶体般超均匀；0＜λ＜1表示混合处于无序超均匀态。 本发明简单可靠，适应所有涉及到不相溶两相混合效果的表征，本发明可应用于 化工和冶金等诸多领域，例如，可以用于研究湿法冶金的浸出搅拌过程，也可以用于研究火 法冶金的水模型研究，尤其涉及冶金及化工领域的多相搅拌混合效果评估，具有很高的实 用价值。 本发明在判别物料为无序超均匀时，当0＜λ＜1时，λ的大小表示无序超均匀状态 的强弱，λ越小，无序性越强；λ越大，均匀性越强，将工质的多相混合状态分为三种：随机，无 序超均匀，超均匀(或者均匀)，具有很强的判别性和适用性。 附图说明 图1为实施例1的最优的二值图。
本发明公开一种评价不相溶两相混合效果的方法，在物料混合的过程中，由高速摄像机对混合过程中的物料进行拍照；对拍摄到的图片进行二值化处理并得到最优的二值图；将最优的二值图分割成等大的N个区域；计算N个不同区域中多相混合流体混合图样的第0维贝蒂数β0或第1维贝 全部
背景技术：
混合，就是在外力的作用下，各种物料组分互相掺合，其在任何容积里各种组分的 微粒均匀分布。它是确保配合物料质量和提高物料效果的重要环节。混合的方法有多种，如 机械式混合、气动式混合、冲动式混合等。工业中经常遇到气液固三相或其中某两相混合的 问题。混合效果是不同组分经过混合所达到的分散掺和的均匀程度的度量。混合程度与所 考察的尺度有关。目前，流体系统的混合程度，可用以下三种表述方式：①调匀度，物系在总 体上，即在设备尺寸范围内的均匀性的度量。某组分的平均调匀度I是根据同一槽中几个样 品求得的某组分的调匀度的算术平均值，可用以度量物系总体上的混合效果，但必须指明 所取样品的数量。②分隔尺度，混合物系中被分散微团(如液滴、气泡或固体团粒)大小的度 量。在分隔尺度范围内，物质是均相的或仅有一种物质。分隔尺度愈小，说明混合愈均匀。而 对于不互溶的物系，不可能达到分子级的分隔尺度。③分隔强度，互溶物系在小尺度上的均 匀性的度量。液中存在的是不同大小和不同浓度的混合物微团，这些混合物微团浓度与平 均浓度的差别就是分隔强度。分隔强度愈小，说明物料混合愈充分，微团间界面愈模糊。当 混合物料经过分子扩散已达到理想的混合状态时，即达到所谓分子尺度的均匀时，分隔强 度为零，同样对于不互溶的物系，不可能达到分子级的分隔尺度。 在混合操作过程中，混合效果的评价至关重要，上述方法虽然可用于表征流体混 合程度，但使用时对工质的要求具有一定的限制性。
技术实现要素：
本发明克服了上述方法的不足，提供了一种应用性极强、可靠性更高的评价不相 溶两相混合效果的方法，具体步骤如下： (1)在物料混合的过程中，由高速摄像机对混合过程中的物料进行拍照； (2)对拍摄到的图片进行二值化处理并得到最优的二值图； (3)将最优的二值图分割成等大的N个区域； (4)计算N个不同区域中多相混合流体混合图样的第0维贝蒂数β0或第1维贝蒂数 β1； (5)求得每张最优的二值图的第0维贝蒂数β0或第1维贝蒂数β1的方差 (6)由公式 计算得λ，其中d表示维度，在二维中，d＝2；λ≥0，表示混合效 果随机，即混合状态无序性；0＜λ＜1，表示混合处于无序超均匀态，λ≥1，表示混合效果均 匀，即超均匀，λ越接近0，无序性越强；λ越接近1，均匀性越强。 步骤(1)高速摄像机的捕捉速率为250帧/秒。 步骤(2)运用迭代法找出图像二值化的最佳阈值，得到最优的二值图。 3 CN 111583270 A 说 明 书 2/5 页 步骤(3)N≥3，N个区域的形状为圆形或矩形。 步骤(4)第0维贝蒂数β0或第1维贝蒂数β1是通过CHom国际兔费软件来计算获得。 步骤(4)气液混合和液液混合时，由最优的二值图计算N个不同区域中多相混合流 体混合图样的第1维贝蒂数β1；固液混合时，由最优的二值图计算N个不同区域中多相混合 流体混合图样的第0维贝蒂数β0。 在代数拓扑学中，拓扑空间之贝蒂数β0，β1，β2...是一族重要的不变量，取值为非 负整数或无穷大。直观地看，β0是连通成分之个数，β1是沿着闭曲线剪开空间而保持连通的 最大剪裁次数，更高次的βk可藉同调群定义，其中β0为第0维贝蒂数，代表区域中连通成分的 个数，简单的说就是区域中块的个数；β1代表区域中孔洞的个数。本发明是利用第0维或第1 维贝蒂数评价多相混合拓扑无序超均匀的方法，采用统计学的方法，将由高摄像机捕捉到 的多相混合过程的图片二值化处理，然后由二值图计算多相混合图样的第0维贝蒂数β0或 第1维贝蒂数β1。具体的，将混合图样分割成等大的N个区域，计算各区域第0维贝蒂数β0或第 1维贝蒂数β1，进而求出方差，由公式 计算得λ，反映混合均匀性，λ≥0表示混合效 果随机；λ≥1表示混合效果如晶体般超均匀；0＜λ＜1表示混合处于无序超均匀态。 本发明简单可靠，适应所有涉及到不相溶两相混合效果的表征，本发明可应用于 化工和冶金等诸多领域，例如，可以用于研究湿法冶金的浸出搅拌过程，也可以用于研究火 法冶金的水模型研究，尤其涉及冶金及化工领域的多相搅拌混合效果评估，具有很高的实 用价值。 本发明在判别物料为无序超均匀时，当0＜λ＜1时，λ的大小表示无序超均匀状态 的强弱，λ越小，无序性越强；λ越大，均匀性越强，将工质的多相混合状态分为三种：随机，无 序超均匀，超均匀(或者均匀)，具有很强的判别性和适用性。 附图说明 图1为实施例1的最优的二值图。
