本发明专利技术公开了一种超高压、高温下测试接触角和界面张力的装置和方法，采用真实液滴法或图像拟合法拟合Young-Laplace方程的测试接触角和界面张力值的测试方法和一种在超高压和高温条件下测试接触角和表/界面张力的测试装置，该装置由两个增压泵、由蓝宝石玻璃制成的双侧观察窗的超高压和高温腔体、高粘度样品加热池、高压连接配件、带远心镜头的摄像机和平行光源等组成，通过拍摄液滴的轮廓图像后，采用拟合Young-Laplace方程测试得到接触角和界面张力值，该装置和测试方法可以分析不同压力情况下的接触角和界面张力值等，在油田、石化、新材料研究等领域具有极广的推广价格，特别在三次采油模拟实验中，通过模拟采收环境实际压力和温度情况并进而测值界面张力和接触角值，该装置和方法是非常有效的。
【技术实现步骤摘要】
【技术保护点】
超高压、高温下测试接触角和界面张力的测试方法，包括：1）提出一个已经离散化的Young‑Laplace方程组，对于侧视法影像分析时的停滴（sessile drop）、气泡捕获（Captive bubble）或悬滴（pendant drop）：dx/ds=conθ (1)dz/ds=sinθ (2)dθ/ds=2/R0+Cz‑sinθ/x (3)dV/ds=πx2sinθ (4)dA/ds=2πx (5)x(0)=z(0)= θ(0)=V(0)=A(0)=0 (6)C=Δρg/γ (7) 其中：θ为接触角，s为弧长，R0为顶点位置的曲率半径，Δρ为内外相密度差，z高度，x为宽度，V为体积，A为面积，x0,z0为顶点坐标；2）设计一个求解Young‑Laplace离散方程组的解法，具体如下：在使用软件绘制液滴轮廓的理论曲线时使用如上（1）所提及的离散方程组，利用龙格库拉（Runge‑Kutta）或欧位（Euler）法或类似的方法求解理论曲线，并利用软件绘图的方式，显示相应的理论曲线以及曲线上的各个坐标点（xi,yi）；3）设计一种绘制接触角和界面张力液滴轮廓的实际曲线的方法，具体包括：利用CANNY或SOBEL算法，利用成像系统拍摄得到旋转液滴轮廓图像中灰度的变化，设置合理阈值，查找出液滴轮廓的边缘，并利用Spline算法作查找的边缘进行优化计算，得到液滴轮廓的边缘点坐标值（Xi,Yi）并有序排列，并利用软件绘图的方式，将查找边得的轮廓边缘实际曲线标出；4）设计一种采用牛顿法（Newton‑Raphson method）或类似的最小二乘法算法，在输入密度差Δρ、重力系数g、等常量值后，将曲率半径R0、接触角值θ、界面张力值γ、弧长S作为变量优化如上的Young‑Laplace方程求解得出的理论曲线与查找液滴轮廓边缘而得到的实际曲线，进而得到最终的顶点曲率半径R0、接触角值θ、界面张力值γ、弧长S等参数，并进而利用积分求面积和体积的方法，求得液滴的面积和体积等参数的方法；具体包括：（1）通过直接优化液滴轮廓的Young‑Laplace方程理论曲线和查找边缘所得的实际曲线测试液‑气或液‑液界面张力值；（2）采用了真实液滴法（RealDrop）或图像轮廓法（DIPM）；从而，无须如Select plane算法基础上的Young‑Laplace拟合的经验标定；5）设计两种用于如上3所述优化过程的特殊算法，用于优化出界面张力值γ和接触角值θ：第一、图像轮廓法（DIPM: Drop image profile method）:其特征在于：利用图像处理算法，拟合曲线（如圆或椭圆、多项式曲线或Spline曲线），计算得出顶点的曲率半径值的算法；进而，通过如上5提及的优化算法，优化得出接触角值θ、界面张力值γ、弧长S等所需测试参数；或，第二、真实液滴法（RealDrop method）：对轮廓曲线利用无因次变换方程和原始离散方程进行两次优化的算法，其特征为：第一次优化过程，优化得出界面张力值γ与顶点曲率半径R0之间的线性关系式；第二次利用第一次的关系式，减少变量后，利用界面张力值γ的迭代，优化得出接触角值θ、界面张力值γ、弧长S等所需测试参数；如上（2）所述的优化所用无因次方程组如下：（公式：8）其中：，X=x/R0，Y=y/R0，S=s/R06）通过液滴影像分析、拟合、优化和软件自动迭代可变参数（液滴影像分析法）求解表面/界面张力值、接触角值以及液体体积、面积、液滴曲率半径和润湿线的界面化学分析方法，以及利用求解得到的面积和表面/界面张力分析界面流变性质的测量方法。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：施建辉，
申请(专利权)人：上海梭伦信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31
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