آنالیز پروفایل قطره نامتقارن روی سطوح افقی، شیب‌دار و دارای انحنا با استفاده از پردازش تصویر





کد مقاله:
JCST-2018-02-18-1794

مولفین:
محمد آزادی تبار: دانشگاه صنعتی شریف - مهندسی شیمی و نفت
فرزاد برزگر: دانشگاه صنعتی شریف - دانشجوی ارشد دانشگاه صنعتی شریف، مهندسی نفت، بهره برداری
محمد حسین غضنفری: دانشگاه صنعتی شریف دانشکده مهندسی شیمی و نفت - مهندسی نفت


چکیده مقاله:

یکی از روش‌های متداول برای تعیین خاصیت ترشوندگی سطوح، اندازه‌گیری زاویه تماس قطره روی آن سطح است. اگرچه محاسبه زاویه تماس قطره روی سطوح افقی مفصل مورد بررسی قرار گرفته است ولی تعیین زاویه تماس برای قطره نامتقارن روی سطوح شیب‌دار و علی‌الخصوص دارای انحنا در حال حاضر عمدتاً از روش¬های مبتنی بر خط مماس انجام می‌شود که این روش‌ از دقت و سرعت کافی برخوردار نیست. هدف اصلی از این مطالعه ارائه الگوریتمی مؤثر برای تعیین زاویه تماس قطره روی سطوح شیب‌دار و دارای انحنا بدون استفاده از پارامترهای سیال از قبیل چگالی و حجم قطره می¬باشد. بدین منظور از تصاویر واقعی و مصنوعی قطره استفاده شده است. روش توسعه داده شده از تصاویر جانبی قطره استفاده می¬کند و ماتریس باینری تصویر را با استفاده از روش اتسو ایجاد می¬نماید. سپس محل تماس سه فاز جامد-سیال-سیال تشخیص داده می‌شود و در ادامه زاویه تماس با کمک تعیین مشتق در سطح تماس سه فاز محاسبه می‌شود. به دلیل مشکلاتی که در تعیین محل تماس سه فاز وجود دارد، بجای محاسبه مشتق تنها در یک پیکسل، از چندین پیکسل و میانگین‌گیری به‌منظور کاهش این اثر برای اندازه¬گیری زاویه تماس استفاده‌شده است. به‌منظور اعتبار سنجی روش پیشنهادی، تصاویر واقعی قطره چهار سیال مختلف روی سطح کلسیت افقی و همچنین تصاویر مصنوعی ایجادشده به کمک نرم‌افزارهای گرافیکی با زاویه تماس مشخص مورد استفاده قرار گرفته است. نتایج نشان‌دهنده دقت مناسب روش پیشنهادی برای محاسبه زاویه تماس قطره متقارن و نامتقارن روی سطوح افقی، شیب‌دار و دارای انحنا است.


Article's English abstract:

Contact angle measurement of a drop on surface is known as a common method for determining the surfaces wettability. Although the drop contact angle measurement on horizontal surface is fully-described, but contact angle measurement for the asymmetric drop on inclined and specially curved surfaces, mainly is analyzed by tangent line method, suffers from inadequate accuracy and speed. The main objective of this study is to introduce an effective algorithm for determining the contact angle of drops on inclined and curved surfaces without using fluid parameters such as density and drop volume. For this purpose, real and artificial image of drops are used. The developed method uses side view image of drops and creates the binary matrix of the image by using the Otsu method. Then, the solid-fluid-fluid interface is detected and the contact angle is calculated by means of determining the derivative at the three phases contact point. One problem which contact angle measurement faces with is determination of the location of three-phase contact point, instead of calculating the derivative based on just one pixel, averaging of several pixels are used to reduce effect of this problem. In order to validate the proposed method, real images of the drops of four different fluids on the calcite surface, as well as artificial images created with the aid of graphic software with a specific contact angle, are used. The results show the accuracy of the proposed method for contact angle measurement of the symmetric and asymmetric drop on horizontal, inclined and curved surfaces.


کلید واژگان:
محاسبه زاویه تماس، پردازش تصویر، قطره نامتقارن، سطح منحنی، باینری کردن

English Keywords:
Contact angle measurement, image process, asymmetric drop, curved surface, binarization

منابع:
[3] آ. ا. م. پ. ز. گشتي, "رنگبری رنگزای بازیک بر روی الیاف پشم پوشش داده شده با نانو ذرات دی‌اکسید زیرکونیم با پرتودهي فرابنفش," نشریه علمی پژوهشی علوم و فناوری رنگ, pp. 1-13, 1392.

English References:
[1] D. Janssen, R. De Palma, S. Verlaak, P. Heremans, and W. Dehaen, "Static solvent contact angle measurements, surface free energy and wettability determination of various self-assembled monolayers on silicon dioxide," Thin Solid Films, vol. 515, no. 4, pp. 1433-1438, 2006. [2] E. Chibowski and R. Perea-Carpio, "Problems of contact angle and solid surface free energy determination," Advances in colloid and interface science, vol. 98, no. 2, pp. 245-264, 2002. [4] A. Dehghan Monfared, M. H. Ghazanfari, M. Jamialahmadi, and A. Helalizadeh, "Potential Application of Silica Nanoparticles for Wettability Alteration of Oil–Wet Calcite: A Mechanistic Study," Energy



فایل مقاله
تعداد بازدید: 139
تعداد دریافت فایل مقاله : 9

ورود به سامانه نشریه
شناسنامه ی نشریه
صاحب امتياز:
موسسه پژوهشي
علوم و فناوري رنگ و پوشش
مدير مسوول:
پروفسور زهرا رنجبر
سردبير:
پروفسور زهرا رنجبر
مدير اجرايي:
دکتر فرهاد عامري
شاپا چاپي:
8779 - 1735
شاپا الکترونيکي:
2169 - 2383
دسترسی سریع
آخرین شماره های نشریه
آمارهای وبگاه
تعداد بازدید:140

کاربران حاضر:14