[发明专利]同时测量毛细压力、渗透率和毛细性能参数的方法及装置

权利要求书

1.一种同时测量毛细压力、渗透率和毛细性能参数的方法，包括：

步骤A：获取被测物体的几何尺寸，计算被测物体的孔隙率；

步骤B：固定被测物体，使被测物体的底端没入液体工质的液面以下；

步骤C：获取液体工质在被测物体内毛细升高过程中不同时间对应的润湿高度，得到润湿速度；

步骤D：根据液体工质的物理性质参数、被测物体的孔隙率及液体工质在被测物体内不同时间对应的润湿高度、润湿速度计算所述被测物体的毛细压力、渗透率和毛细性能参数。

2.根据权利要求1所述的同时测量毛细压力、渗透率和毛细性能参数的方法，所述步骤A中：若被测物体为开放式微通道基毛细结构，通过下式计算被测物体的孔隙率ε：

其中，A₁为开放式微通道基毛细结构中微通道横截面积，A₂为肋片的横截面积。

3.根据权利要求2所述的同时测量毛细压力、渗透率和毛细性能参数的方法，所述步骤D包括：

步骤D1：通过下式计算所述被测物体的毛细压力ΔP_cap：

ΔP_cap＝ρgh_eq

其中，ρ为液体工质的密度，g为重力加速度，h_eq为液体工质在被测物体内毛细升高过程中的最终平衡高度；

步骤D2：计算被测物体的第一毛细性能参数S₁，包括：

步骤D2a：若不考虑液体工质毛细升高初期的重力效应：通过下式计算所述被测物体的第一毛细性能参数S₁：

步骤D2b：若考虑液体工质毛细升高初期的重力效应：通过下式计算所述被测物体的第一毛细性能参数S₁：

其中，v＝dh/dt为液体工质的润湿速度，ε为被测物体的孔隙率，μ为液体工质的黏度，h为t时刻液体工质的润湿高度，K为被测物体的渗透率；

步骤D3：利用下式计算被测物体的渗透率K：

K＝S₁/ΔP_cap

步骤D4：通过下式计算所述被测物体的第二毛细性能参数S₂：

S₂＝S₁/2σ

其中，σ为液体工质的表面张力。

4.根据权利要求3所述的同时测量毛细压力、渗透率和毛细性能参数的方法，其中：

所述步骤D2a中：将多个h²和t的数据点拟合得到液体工质在被测物体内毛细升高过程中润湿高度的平方h²随时间t变化的函数关系曲线及曲线斜率k₁，利用被测物体的孔隙率ε、液体工质的黏度μ和斜率k₁计算得出被测物体的毛细性能参数

所述步骤D2b中：根据多个不同时间t对应的润湿高度h的数据点得到多个润湿速度v的数据点，再拟合多个v和1/h的数据点得到液体工质在被测物体内毛细升高过程中润湿速度v随润湿高度倒数1/h变化的函数关系曲线及曲线斜率k2，利用被测物体的孔隙率ε、液体工质的黏度μ和斜率k2计算得出被测物体的毛细性能参数S₁＝K₂εμ。

5.一种同时测量毛细压力、渗透率和毛细性能参数的装置，用于同时测量被测物的毛细压力、渗透率和毛细性能参数，包括：

储液模块，用于盛放液体工质；

固定模块，用于固定被测物体，并使所述被测物体的底端没入所述液体工质的液面以下；

润湿高度获取模块，用于获取液体工质在被测物体内毛细升高过程中不同时间对应的润湿高度；以及

计算模块，与所述润湿高度获取模块电连接，并执行如下操作：

步骤A：根据被测物体的几何尺寸，计算被测物体的孔隙率；

步骤B：根据液体工质在被测物体内毛细升高过程中不同时间对应的润湿高度，得到润湿速度；

步骤C：根据液体工质的物理性质参数、被测物体的孔隙率及液体工质在被测物体内不同时间对应的润湿高度、润湿速度计算所述被测物体的毛细压力、渗透率和毛细性能参数。