Применение алгоритмов компьютерного зрения для анализа волн на поверхности расплава парафина



Application of computer vision algorithms to analyze waves on a surface of paraffin melt

A technique for determining the wavelength and amplitude of waves developing on the surface of paraffin melt using computer vision algorithms has been developed. The results of processing the experimental video recordings in lateral and angular projections were obtained. The results obtained by the method are compared with the results of numerical modeling. There is a good agreement of the results, which indicates the high accuracy of the developed methodology. Histograms of the distribution of wavelengths and amplitudes for the entire duration of the experiment were obtained

Multiphase flow, melting, paraffin, melt waves

Владислав Александрович Усанов, Артем Александрович Логинов, Никита Сергеевич Сиваков

Том 26, выпуск 8, 2025 год



Разработана методика определения длины и амплитуды волны на поверхности рас-плава парафина с применением алгоритмов компьютерного зрения. Получены ре-зультаты обработки методикой видеозаписей эксперимента в боковой и угловой проекциях. Проведено сравнение результатов, полученных методикой, с результатами численного моделирования плавления образца парафина в потоке горячего воздуха. Наблюдается хорошее согласие результатов, что свидетельствует об адекватности разработанной численной методики. Получены гистограммы, характеризующие функции распределения длин и амплитуд волн за все время экспери-мента.

Многофазное течение, плавление, парафин, волны расплава

Владислав Александрович Усанов, Артем Александрович Логинов, Никита Сергеевич Сиваков

Том 26, выпуск 8, 2025 год



В файле представлены дополнительные рисунки с укрупненными кадрами с наложенным контуром и найденными длинами волн для разных моментов времени.

Просмотр
29,6 МБ


1. Kiskin A.B., Zarko V.E., Eremin I.V. Studying the paraffin based mixtures regression under high speed hot air blowing // Acta Astronautica. 2024. Vol. 216. Pp. 330–335.
2. Usanov V.A., Gembarzhevskii G.V., Rashkovskiy S.A., Yakush S.E. Melting and regression of paraffin samples in hot air flow // Heat Transfer Research. 2025. Vol. 56. No.8. Pp. 27–44.
3. Mazzetti A., Merotto L., Pinarello G., Paraffin-based hybrid rocket engines applications: A re-view and a market perspective. // Acta Astronautica. 2016. Vol. 126. Pp. 286–297.
4. Kobald M., Toson E., Ciezki H., Schlechtriem S., di Betta S., Coppola M., DeLuca L., Rheolog-ical, optical, and ballistic investigations of paraffin-based fuels for hybrid rocket propulsion using a two-dimensional slab-burner. // Progress in Propulsion Physics. 2016. Vol. 8. Pp. 263–282.
5. Galfetti L., Merotto L., Boiocchi M., Maggi F., DeLuca L., Experimental investigation of paraf-fin-based fuels for hybrid rocket propulsion. // Progress in Propulsion Physics. 2013. Vol. 4. Pp. 59–74.
6. Karabeyoglu A., Zilliac G., Cantwell B.J., DeZilwa S., Castellucci P. Scale-up tests of high re-gression rate paraffin-based hybrid rocket fuels // J. Propul. Power. 2004. Vol. 20. Pp. 1037–1045.
7. Paravan C., Galfetti L., Bisin R.,, Piscaglia F., Combustion processes in hybrid rockets. // Int. J. Energetic Mater. Chem. Propul. 2019. Vol.18. No 3. Pp. 255–286.
8. Weinstein A., Gany A., Testing and modeling liquefying fuel combustion in hybrid propulsion. // Progress in Propulsion Physics. 2013. Vol. 4. Pp. 99–112.
9. Petrarolo A., Kobald M., Schlechtriem S. Understanding Kelvin–Helmholtz instability in paraf-fin-based hybrid rocket fuels // Experiments in Fluids. 2018. Vol. 59. No. 4.
10. Karabeyoglu M.A., Altman D., Cantwell B.J. Combustion of liquefying hybrid propellants: Part 1, General theory // J. Propul. Power. 2002. V. 18. No. 3. Pp. 610–620.
11. Karabeyoglu M.A., Altman D., Cantwell B.J. Combustion of liquefying hybrid propellants: Part 2, Stability of Liquid Films // J. Propul. Power. 2002. V. 18. No. 3. Pp. 620–630.
12. Сиваков Н. С., Усанов В. А. Экспериментальное и численное исследование плавления парафина под воздействием потока нагретого воздуха//Физико-химическая кинетика в га-зовой динамике. 2024. Т.25, вып. 7. http://chemphys.edu.ru/issues/2024-25-7/articles/1137/
13. Usanov V.A., Gembarzhevskii G.V., Rashkovskiy S.A., Yakush S.E. Critical conditions for self-ignition of a paraffin slab in high-temperature air flow. // Acta Astronautica. 2025. (In Print). https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2025.10.059
14. Bradski G. The OpenCV Library // Dr. Dobb’s Journal. 2000.
15. OpenCV Documentation. Image Processing (imgproc module). OpenCV 4.11.0. 2025 URL: https://docs.opencv.org/.
16. Gonzalez R. C., Woods R. E. Digital Image Processing. 4th ed. Pearson, 2018. 1072p.
17. Pratt W. K. Digital Image Processing: PIKS Inside. 4th ed. Wiley, 2007. 782 p.
18. Burger W., Burge M. J. Digital Image Processing: An Algorithmic Introduction Using Java. 2nd ed. Springer, 2016. 796 p.
19. Huang T. S., Yang G. J., Tang G. Y. A Fast Two-Dimensional Median Filtering Algorithm // IEEE Transactions on Acoustics, Speech, and Signal Processing. 1979. Vol. 27. No. 1. Pp. 13–18.