基于液滴局部轮廓的接触角测量方法

为了实现超疏表面上液滴的接触角测量,提出了基于液滴局部轮廓的接触角测量方法,通过超疏水表面的接触角测量实验对所提出的测量方法进行了验证。结果表明:基于液滴局部轮廓的接触角测量方法能有效稳定地测量出超疏水表面上的液滴接触角值;实施提出的接触角测量方法时需要测量点均布在液滴高度的2/5范围内的液滴轮廓上;基于液滴局部轮廓的接触角测量方法中接触点的选择误差对接触角测量结果的影响是可控的。可见基于液滴局部轮廓的接触角测量方法可用于表征表面的润湿性能。     

液滴图片数字化引起的超疏表面接触角测量误差模拟研究

液滴在表面上的接触角是衡量表面润湿性能的一个重要指标,近年来在超疏水表面研究领域得到广泛应用。目前接触角测试主要采用座滴法在获取液滴数字图片的基础上对液滴轮廓进行直接测量或拟合得到;数字图片的离散性决定了接触角测试结果具有一定误差这一误差在液滴偏离球冠形状的情况下(例如:超疏水/油表面接触角测量)会变得较为严重。拟采用数值模拟分析方法研究由液滴数字图片决定的超疏水/油表面接触角测量误差随液滴参数和表面性能的变化规律。通过模拟发现,接触角测量误差随着接触角的增大而增大;采用大体积液滴进行测量会带来较大的接触角误差;而密度大或表面张力小的液体带来的误差较太。为实现接触角误差的控制,在采用小体积液滴的同时,可以通过悬滴法进行测试,此时误差可控制在仪器误差限范围之内。     

鞋楦表面测量中数据平滑处理与造型重构方法

用离散法造型技术描述鞋楦的三维造型;用最小二乘拟合方法对测量得到的数据进行平滑处理,用滚动测量头对鞋楦外轮廓面进行螺线式扫描测量,并以此数据为基础通过求解法线的方法消除滚动测量头半径对测量数据的影响,从而获得鞋楦表面与滚动测量头的实际接触点,实现三维造型重构。算例效果证明了该算法的有效性和可行性。     

接触角测试的量高法的适用范围

量高法是接触角测试的一种简便的测试方法,在工程和研究中得到广泛应用。该方法基于液滴的球形假设,决定其仅有有限的适用范围。通过数值模拟的方法研究量高法所引起的接触角偏差,从而考察量高法的适用范围并给出接触角修正的方法。研究发现:采用量高法计算的接触角与真实接触角有很大的偏差,这种偏差在超疏水表面上的接触角测量中尤为明显,可达20°;偏差范围决定于液滴的性质、表面的润湿性能和液滴的体积,液体表面张力小、接触角大和液滴体积大将导致大的偏差。在超疏水或超疏油表面研究中,为精确表征表面的润湿性能,需要对量高法进行偏差修正,提出了一种用于偏差修正的方法,通过该方法可精确确定出真实接触角。     

基于线性CCD阵列的弹头轮廓误差测量

提出了一种运用CCD成像测量技术进行大型机械零件轮廓测量的图像测量方法，该方法利用CCD成像技术获得零件轮廓的图像，并使用Marr边缘检测算子精确确定零件轮廓的边缘位置，利用十一点曲率法得到轮廓的角点和切点的大致位置，并对轮廓分段识别。最后采用直线和任意曲线轮廓拟合的数学模型及误差评定方法，判断所测零件的轮廓度是否满足公差要求。该方法代替了传统的模板手工测量，测量效率高，实验表明，此方法达到了理想的测量结果。     

液滴在化学异构表面上侧向弹跳的计算机模拟研究

液滴撞击润湿性不同的表面会产生不同的动态行为,数值模拟是研究该现象的一种有效方法.采用基于化学势的晶格Boltzmann方法,通过调整接触角来改变固体表面的润湿性,对液滴撞击单一接触角的疏水表面以及接触角分布不同的疏水表面所产生的动态行为进行模拟和分析.当给疏水表面施加单一接触角时,液滴的弹跳高度随表面接触角的增大而增...     

利用Young-Laplace算法程序计算液体表面张力

通过编写Young-Laplace算法,将数码摄像捕捉的液滴彩色图像进行数字化处理,以计算液滴表面张力。针对液滴的彩色图像,利用Photoshop软件和Canny算法等图像边缘检测方法得到了液滴的实验轮廓点。基于静滴法的基本方程,运用牛顿迭代法和增量加载法对液滴的实验轮廓进行曲线拟合,得到最接近实际曲线的理想曲线。根据最优的拟合曲线,计算出了液滴的表面张力和相关的物理参数。通过Young-Laplace算法计算出了纯铁在不同温度下的表面张力,并且与其他文献值偏差较小,证明了此方法可行、可靠有效。     

铜基疏水冷表面液滴冻结实验研究

为了研究不同环境条件下液滴在不同接触角疏水表面的冻结行为,采用自组装法制备了具有不同接触角的铜基疏水表面,通过实验观测了不同环境条件下液滴在不同接触角表面的冻结行为,分析了各因素如接触角、冷表面温度、环境温度以及湿度对冻结时间的影响。实验结果表明:在降温过程中,由于疏水表面润湿性发生变化导致接触角减小;冻结时间随接触角、冷表面温度、环境温度及湿度的增加均呈现增加的趋势。结合液滴冻结开始后的相变过程及能量守恒原理,建立了液滴冻结一维层式数学模型,对不同实验条件下液滴的冻结持续时间进行计算,计算结果与实验结果吻合良好,误差不超过15%。     

线张力对接触角影响的理论分析

通过引入“线张力”的概念，分别用力学和热力学的方法导出固体表面上液滴平衡时接触角应满足的条件，即对Young方程进行修正．并得到了液滴系统自由能随接触角变化的曲线，从理论上说明在理想固体表面上线张力可以造成液滴接触角的多值现象．结果表明，由液滴形变作用引起的线张力变化是影响接触角测量准确性的一个重要因素．对于深入认识线张力在液滴运动以及滴状冷凝传热过程中的作用有积极意义．     

基于图像处理的沥青表面自由能测试

为了合理地评价沥青粘附性,基于表面物理化学理论,分析了由液固界面接触角确定表面自由能的测试原理,提出了基于数字图像处理的沥青表面自由能测试方法,并确定了图像处理的有效算法.由此提取的液滴边界清晰、定位准确.同时,提出了采用椭圆曲线对液滴边界进行拟合的方法.试验结果表明,椭圆曲线与液滴边界像素点非常吻合,很好地表征了液滴...     

超亲水薄膜表面接触角的高精度测量

 作为极端润湿表面的一种,超亲水薄膜表面由于具有自清洁、防雾、防腐蚀等特性,成为现代工业、城市建设等领域的研究重点之一。界定极端润湿表面的一种方法为接触角的测量,因此获得更高精度的接触角对极端润湿表面工程具有重要意义。讨论了在超亲水薄膜表面提高接触角精度的3种算法,包括量高法、圆拟合法及椭圆拟合法,结果显示接触角在接近0°时通过圆拟合算法能够提高计算精度。     

Measurement of contact angle between stainless steel surface and carbon dioxide by pendant drop method

To measure contact angle between CO2 and solid surface, in this study a visual high-pressure vessel has been developed, with a corresponding well-controlled constant temperature system. Pendant drop method is applied to the investigation of the contact angles of CO2 on a stainless steel surface in its own vapor. The image of the pendant drop is recorded by a camera, and a B-Snake method is used to analyze the contour and the contact angle of the droplet. The experimental results have provided a set of well tested data, which show that C02 has good infiltration into stainless steel surface and the developed method can be used as a standard testing one for measuring the contact angle between high-pressure liquid and solid surface.     

齿轮线外啮合啮入冲击速度的计算

建立了考虑摩擦、误差的齿轮副扭转振动模型,从确定线外啮合起点在啮合线上的等效点位置、线外啮合点到齿轮圆心的半径、计算线外啮合点处两齿轮的载荷角等3个方面入手,提出了线外啮合冲击速度的计算方法.     

接触面温度对表面液滴蒸发过程的影响

详细研究了不同接触面温度对液滴蒸发过程的影响.通过分析液滴中间平面的粒子图像,首先阐述了接触面温度对液滴内漩涡流动的影响,并指出液滴周围水汽的凝结过程对液滴底部成像的影响.然后计算了不同接触面温度条件下液滴的量纲一体积与接触角随时间的变化曲线.结果表明,随着接触面温度的降低,液滴的量纲一体积和接触角减少的速度都变慢,在接触面温度较低的时候(例如5°C),液滴的量纲一体积和接触角都因空气中水汽凝结过程的影响而增大.     

Effect of upper contact line on sliding behavior of water droplet on superhydrophobic surface

With a low surface energy, high apparent contact angle(>150°) and low sliding angle(<5°), superhy- drophobic surface has recently been attracting a great deal of attention. The true factor determining the sliding angle still remains unclear. In this paper, various superhydrophobic silicon surfaces with pillars are fabricated by photolithography and hydrophobized with octadecyltrichlorosilane (OTS). Relations between sliding angles and micro-structured surfaces are being investigated in detail with 10 mg wat...     

液体在毛细微孔中接触角测量方法

建立了液体在毛细微孔中接触角的测量方法。主要介绍了微孔式接触角测量仪的组成、测量方法及数据处理方法。二次蒸馏水与正十四烷烃在石英毛细管中接触角的测量结果表明该仪器测量数据的重复性好、稳定性高。根据测量结果,讨论了液体在毛细管中接触角随着毛细管径的变化规律,接触角随着毛细管管径的减小而增大。     

梯度表面能材料及液滴运动特性实验

采用十二烷基三氯硅烷(C12H25Cl3Si)和辛基三氯硅烷(C8H17Cl3Si),通过化学气相沉积的方法(CVD),在硅基板上制取了具有梯度表面能的材料表面.通过躺滴法,测量了梯度表面能材料水平表面上的微量液滴接触角的分布,并以此表征材料表面能的分布.实验表明:水平放置的梯度表面能材料表面可驱使其上面的直径为1～3 mm的液滴从憎水侧向亲水侧迁移,单个液滴的运动速度最大可达0.9 m/s.在实验观察的基础上,探讨了液滴在具有梯度表面能材料表面运动的机理.     

接触式弯管测量机研究

论述厂接触式弯管测量机的测量原理，并给出其具体方案．通过移动末端装有V型测量叉的铰接五轴测量臂，使V型测量叉与弯管外表面接触，完成弯管的接触测量；利用增量式光电角位移编码器的输出角和测量机各连杆的长度来计算弯管轴线的方位；基于坐标转换原理推导了测量机的数学模型．采用最小二乘法拟合弯管的轴线，减少了测量误差．测量机仅需一次与弯管外表面接触即可确定弯管某直管段的轴线．研究工作有助于国内弯管测量机的研究与开发．