INSTITUTO DE PESQUISAS ENERGÉTICAS E NUCLEARES
Repositório Digital da Produção Técnico Científica

Navegação por título da publicação "Two-phase flow void fraction estimation based on bubble image segmentation using Randomized Hough Transform with Neural Network (RHTN)"

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  • IPEN-DOC 25565

    SERRA, PEDRO L.S.; MASOTTI, PAULO H.F. ; ROCHA, MARCELO S. ; ANDRADE, DELVONEI A. de ; TORRES, WALMIR M. ; MESQUITA, ROBERTO N. de . Two-phase flow void fraction estimation based on bubble image segmentation using Randomized Hough Transform with Neural Network (RHTN). Progress in Nuclear Energy, v. 118, p. 1-21, 2020. DOI: 10.1016/j.pnucene.2019.103133

    Abstract: The International Atomic Energy Agency (IAEA) has been encouraging the use of passive cooling systems in new designs of nuclear power plants. Next nuclear reactor generations are intended to have simpler and robust safety resources. Natural Circulation based systems hold an undoubtedly prominent position among these. The study of limiting conditions of these systems has led to instability behavior analysis where many different two-phase flow patterns are present. Void fraction is a key parameter in thermal transfer analysis of these flow instability conditions. This work presents a new method to estimate void fraction from images captured of an experimental two-phase flow circuit. The method integrates a set of Artificial Neural Networks with a modified Randomized Hough Transform to make multiple scans over acquired images, using crescent-sized masks. This method was called Randomized Hough Transform with Neural Network (RHTN). Each different mask size is chosen according with bubble sizes, which are the main ‘objects of interest’ in this image analysis. Images are segmented using fuzzy inference with different parameters adjusted based on acquisition focus. Void fraction calculation considers the volume of the imaged geometrical section of flow inside cylindrical glass tubes considering the acquisition depth-of-field used. The bubble volume is estimated based on geometrical parameters inferred for each detected bubble. The image database is obtained from experiments performed on a vertical two-phase flow circuit made of cylindrical glass where flow-patterns visualization is possible. The results have shown that the estimation method had good agreement with increasing void fraction experimental values. RHTN has been very efficient as bubble detector with very low ‘false-positive’ cases (< 0.004%) due robustness obtained through integration between Artificial Neural Networks with Randomized Hough Transforms.

    Palavras-Chave: two-phase flow; void fraction; neural networks; image processing; bubbles; fuzzy logic; transformations; nuclear power plants; pattern recognition; natural convection; randomness

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O gerenciamento do Repositório está a cargo da Biblioteca do IPEN. Constam neste RI, até o presente momento 20.950 itens que tanto podem ser artigos de periódicos ou de eventos nacionais e internacionais, dissertações e teses, livros, capítulo de livros e relatórios técnicos. Para participar do RI-IPEN é necessário que pelo menos um dos autores tenha vínculo acadêmico ou funcional com o Instituto. Nesta primeira etapa de funcionamento do RI, a coleta das publicações é realizada periodicamente pela equipe da Biblioteca do IPEN, extraindo os dados das bases internacionais tais como a Web of Science, Scopus, INIS, SciElo além de verificar o Currículo Lattes. O RI-IPEN apresenta também um aspecto inovador no seu funcionamento. Por meio de metadados específicos ele está vinculado ao sistema de gerenciamento das atividades do Plano Diretor anual do IPEN (SIGEPI). Com o objetivo de fornecer dados numéricos para a elaboração dos indicadores da Produção Cientifica Institucional, disponibiliza uma tabela estatística registrando em tempo real a inserção de novos itens. Foi criado um metadado que contém um número único para cada integrante da comunidade científica do IPEN. Esse metadado se transformou em um filtro que ao ser acionado apresenta todos os trabalhos de um determinado autor independente das variáveis na forma de citação do seu nome.

A elaboração do projeto do RI do IPEN foi iniciado em novembro de 2013, colocado em operação interna em julho de 2014 e disponibilizado na Internet em junho de 2015. Utiliza o software livre Dspace, desenvolvido pelo Massachusetts Institute of Technology (MIT). Para descrição dos metadados adota o padrão Dublin Core. É compatível com o Protocolo de Arquivos Abertos (OAI) permitindo interoperabilidade com repositórios de âmbito nacional e internacional.

1. Portaria IPEN-CNEN/SP nº 387, que estabeleceu os princípios que nortearam a criação do RDI, clique aqui.


2. A experiência do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN-CNEN/SP) na criação de um Repositório Digital Institucional – RDI, clique aqui.

O Repositório Digital do IPEN é um equipamento institucional de acesso aberto, criado com o objetivo de reunir, preservar, disponibilizar e conferir maior visibilidade à Produção Científica publicada pelo Instituto, desde sua criação em 1956.

Operando, inicialmente como uma base de dados referencial o Repositório foi disponibilizado na atual plataforma, em junho de 2015. No Repositório está disponível o acesso ao conteúdo digital de artigos de periódicos, eventos, nacionais e internacionais, livros, capítulos, dissertações, teses e relatórios técnicos.

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