PSO算法应用于悬滴法表面张力的计算

基于悬滴法理论,通过编写杨氏—拉普拉斯(Young-Laplace)微分方程,改进了求解实际液滴曲线的最优化参数等环节,对液体的表面张力进行了测量研究。针对通过CCD获取的液滴图像,使用Canny算子提取实际液滴轮廓,用4~5阶龙格库塔法计算理论轮廓。对两条轮廓进行拟合的过程中,使用遗传算法(GA)和粒子群优化(PSO)算法进行参数优化,得到接近实际曲线的理论曲线。根据寻优得到的最优化参数,参与计算出液滴的表面张力。本文通过两种算法对常温液体进行测量,测量结果表明:PSO算法具有较高的准确性和稳定性,且PSO算法无需给定初值,适宜仪器使用实际。

液体表面张力测定方法的研究进展

表面张力是影响多相体系的相间传质和反应的关键因素之一,是重要的液体物理性质。本文着重介绍了几种液体表面张力的测定方法(包括毛细管上升法、Wilhelmy盘法、悬滴法、滴体积法、最大气泡压力法),包括这几种方法的测定原理、优缺点及改进方法,特别指出了宽温度和压力范围的表面张力测定存在的问题,实验方法的选择及表面张力测定方法的发展趋势。

轴对称悬滴法液体表面张力实验系统

研制了悬滴法液体表面张力测量系统,该系统包括图像采集系统、耐高压实验本体和温度控制系统等.悬滴图像信息由高分辨率的CMOS相机采集,并利用Canny算法进行边缘检测,进而提取悬滴边界并进行坐标变换,以获取悬滴的轮廓坐标,采用坐标轮换法与Newton法结合实现悬滴边界的全轮廓拟合计算.实验系统的温度范围和温度波动度分别为:20~180℃,±0.01℃;压力范围为:0~20MPa.为了检验系统的可靠性和精确性,测量了正庚烷在温度范围为293.15~373.15K的表面张力.通过不确定度分析,测量流体表/界面张力的相对不确定度为0.22%.

二甲基亚砜与甲醇混合物表面张力的实验研究

利用新研制的悬滴法液体表面张力实验系统测量了二甲基亚砜和甲醇在温度为303.15—323.15 K的表面张力,并拟合了计算方程。通过与文献数据进行了比较发现,文中数据和方程与文献数据偏差不超过±1%。在此基础之上,测量了二甲基亚砜与甲醇二元混合溶液在303.15—323.15 K温度区间内,DMSO摩尔分数在0.1—0.9的表面张力,由结果可知不同配比下混合溶液表面张力实验值随温度的升高呈线性减小的趋势。

表面张力测定方法的现状与进展

表面张力是影响各种化学反应和生物反应的关键因素之一,也是液体重要的物理性质。介绍了常见的几种测定表面张力的方法,包括毛细管上升法、最大气泡压力法、吊环法/吊片法、滴重法/滴体积法、振荡射流法、旋滴法和悬滴法,着重介绍了悬滴法用轴称滴形分析测定表面张力的进展。

高精度悬滴法液体表面张力实验系统研制

研制了一套测量液体表面张力的高精度悬滴法实验系统,包括:悬滴形成平台、图像采集和处理系统。悬滴轮廓信息由CMOS相机采集,并在Matlab平台上利用Canny算子提取其边缘坐标信息,拟合悬滴轮廓获得液体的表面张力值。实验系统的不确定度小于0.42%。采用参考物质正庚烷对新系统的可靠性和复现性进行了检验。结果表明,新系统测得的表面张力值与文献值的相对偏差小于0.2%。

表面张力与接触角对膨胀土干缩开裂影响的试验研究

用悬滴法对纯水、酒精溶液和肥皂水(表面活性剂)3种液体的表面张力进行测量,比较3种液体表面张力的大小;用躺滴法测量混有十八胺的两种土样的接触角。在此基础上,针对不同表面张力和接触角的膨胀土试样进行收缩开裂试验。试验结果表明:孔隙水表面张力和接触角对膨胀土的收缩开裂有重要影响。表面张力越小的试样,其最终收缩开裂裂隙度越小,但在裂隙发展阶段,脱湿时间相同时,孔隙水表面张力小的土样其收缩开裂裂隙度有可能大于表面张力较大的土样。增大土颗粒与孔隙水间的接触角可以很好的抑制膨胀土的收缩开裂,接触角越大,相同的脱湿时间下土体的收缩开裂裂隙度越小。减小孔隙水表面张力或增大接触角都会使土体中的弯液面曲率半径增大,从而减小土体中的基质吸力。接触角的增大还有可能使弯液面由凹变凸,基质吸力会因此消失,从而很好的抑制膨胀土开裂。

全轮廓拟合悬滴法表面张力实验系统

研制了悬滴法表面张力实验系统，温度测量范围为283．15～323．15 K ，温度测量误差不超过±0．5 K ．采用轮廓拟合法对表面张力进行计算，在VC＋＋环境下分别用坐标轮换法和Nelder‐Mead单纯形法进行了编程实现．利用正庚烷和乙醇对实验系统进行校验，结果表明：2种物质的表面张力实验值与文献值偏差在±0．2mN·m －1以内，坐标轮换法和Nelder‐Mead单纯形法的计算结果一致。

碳酸二甲酯与正庚烷混合物表面张力的实验研究

利用悬滴法液体表面张力实验系统测量了碳酸二甲酯(DMC)和正庚烷的表面张力,并拟合了方程。实验值与方程值偏差不超过±1%。在此基础上测量了碳酸二甲酯与正庚烷混合溶液在298.15~343.15 K温度区间,摩尔分数在0.1~0.9的表面张力值。分析了其过余表面张力,将其拟合为Redlich-Kister计算方程。为碳酸二甲酯、正庚烷的工程应用提供基础热物性数据和方程。

完全轮廓法计算液体表面张力的改进

为了提高液体表面张力测量的准确性和稳定性,该文基于悬滴法中完全轮廓法计算原理,改进了二维寻优算法中变量初值的选取方法,并利用权重因子对变量误差函数进行了修正,减小了液滴轮廓偏离点对表面张力测量结果的影响。在温度为25℃,常压条件下,利用改进后的完全轮廓法对水和无水乙醇表面张力进行了测量,结果表明:改进后的完全轮廓法相比原完全轮廓法测量标准差减小了40%,充分证明改进后的完全轮廓法具有更好的测量重复性和稳定性。