| 一种二维多孔介质溶解时流场和浓度场观测装置和方法 | |
袁泉子; 秦翰 ; 黄先富; 赵亚溥
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| 2024-11-26 | |
| Rights Holder | 中国科学院力学研究所 |
| Abstract | 本发明提供一种二维多孔介质溶解时流场和浓度场观测装置和方法，属于微纳测量技术领域，采用高清CCD相机记录溶解过程；将拍摄的溶解过程视频导出为图像序列，将每一帧图像分割为等量等大小的若干局部单元，提取这些局部单元的固体部分形貌，根据物理公式计算出溶解过程中局部孔隙率的变化，得到孔隙率分布；根据局部单元孔隙率和内部固体部分形貌的变化，由数学公式计算出局部溶解速率，得到溶解速率分布；再由溶解速率与流动速率的物理关系计算出局部单元流动速率，得到流动速率分布；根据溶解速率和流动速率的分布，得到相应的浓度场和流场，实现对溶解过程中流场和浓度场的测量。本发明节约了实验成本，降低了实验难度。 |
| Application Date | 2024-04-03 |
| Application Number | CN202410401196.9 |
| Patent Number | CN118190347B |
| Claim | 1.一种二维多孔介质溶解时流场和浓度场观测方法，其特征在于，使用二维多孔介质溶解时流场和浓度场观测装置进行观测，观测装置包括：多孔介质材料、注射泵、高清CCD相机、同轴光源、控制主机、液体输送软管；所述多孔介质材料包括微流控芯片及其内部多孔介质区域；所述同轴光源位于所述多孔介质区域的正上方；所述高清CCD相机位于所述同轴光源的正上方；所述注射泵与所述液体输送软管的一侧连接，所述液体输送软管的另外一侧与所述多孔介质材料的一端连接；所述高清CCD相机与注射泵和所述控制主机连接；所述控制主机位于所述高清CCD相机的一侧，用于控制相机拍摄参数和存储拍摄视频，以及控制所述注射泵的注入流量与注入速率；所述液体输送软管位于所述多孔介质材料和注射泵之间，用于将所述注射泵中的液体输送到所述多孔介质材料中；观测方法包括如下步骤： 步骤1、使用高清CCD相机记录多孔介质溶解过程，并将拍摄视频导出为图像序列，根据图像的比例尺计算出每张图片中每个像素点的大小； 步骤2、将图像序列中的每一帧图像进行分割，每帧图像中的多孔介质区域划被分为等量等大小的若干个局部单元，局部单元面积为； 步骤3、对于每个局部单元，提取出局部单元内部的固体部分，由像素点数量计算出固体部分边界长度和固体部分面积； 步骤4、根据图像中局部单元内的固体部分面积，计算出局部单元的孔隙率，用同样的方式计算出所有局部单元的孔隙率，从而得到整个多孔介质区域内孔隙率的分布情况； 步骤5、根据所述图像序列中相邻两帧图像同一局部单元内固体部分面积的变化，计算出局部单元的溶解速率，其中表示图像序列中的第帧，表示相邻两帧的时间间隔，用同样的方式计算出所有局部单元的溶解速率，从而得到整个多孔介质区域内的溶解速率分布情况，进而得到浓度场； 根据局部单元内的溶解速率，以及溶解速率与流动速率间的关系，得到局部单元内的流动速率，用同样的方式计算出所有局部单元内的流动速率，从而得到整个多孔介质区域内流动速率的分布情况，进而得到流场；其中，为溶解常数，通过实验测出。 |
| Language | 中文 |
| Classification | 发明授权 |
| Status | 有效 |
| Note | 授权 |
| Country | 中国 |
| Agency | 北京科迪生专利代理有限责任公司 |
| Document Type | 专利 |
| Identifier | http://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/97308 |
| Collection | 非线性力学国家重点实验室 |
| Recommended Citation GB/T 7714 | 袁泉子,秦翰,黄先富,等. 一种二维多孔介质溶解时流场和浓度场观测装置和方法. CN118190347B[P]. 2024-11-26. |
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| Pt2024F001.pdf（1708KB） | 专利 | 开放获取 | CC BY-NC-SA | View Download | ||
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