[发明专利]一种饱和多孔介质中液体流动测量的方法

摘要

本发明提供一种饱和多孔介质中液体流动测量的方法，属于实验力学测试技术领域。该方法通过将荧光孔隙液体持续向下在多孔透明介质内流动，激光器通过透明产生扇面激光，并进入饱和透明多孔介质中，与流过的孔隙液体内的荧光粒子作用产生激光散斑效应。数码相机在不同时刻拍摄透明饱和多孔介质内的激光散斑平面图像，并进行相关性分析，获取荧光粒子运动的位和速度值及矢量，从而得到孔隙液体流动的速度大小和矢量图。最后结合数码相机的标定参数得到实际的位移和速度值，并得到饱和透明多孔介质中流体的流动速度大小分布和方向。本发明用于研究自然界中饱和多孔介质内部渗流的速度场变化规律，对于研究油气的流动和开采具有重要的意义。

主权项

1.一种饱和多孔介质中液体流动测量的方法，其特征在于，步骤如下：步骤一，配置透明多孔介质：采用透明颗粒材料，借助折射仪测出与透明颗粒材料折射系数相匹配的孔隙液体；将透明颗粒材料利用“分层振捣击实法”填充到透明材料制作的渗流模型箱(4)中，之后沿渗流模型箱(4)壁从下向上慢慢注满匹配的孔隙液体，并且将渗流模型箱(4)用塑料膜封闭后抽真空2-4个小时，配置成饱和透明多孔材料介质；步骤二，搭建图像采集装置，包括数码相机(1)、计算机(2)、激光器(3)和透镜(7)，透镜(7)安装在激光器(3)上，置于渗流模型箱(4)一侧，透镜(7)与激光同轴，激光通过透镜(7)后，照射到渗流模型箱(4)上；激光器(3)和数码相机(1)均与计算机(2)相连；步骤三，容器(5)中装有荧光孔隙液体，向渗流模型箱(4)中提供荧光孔隙液体，在渗流模型箱(4)的出口处设有收纳烧杯(6)，用于收纳流出的荧光孔隙液体；步骤四，打开连续扇面激光器(3)，激光器(3)透过透镜(7)在饱和透明多孔材料介质中切出一个平面，平面平行于荧光孔隙液体流动的方向；打开位于渗流模型箱(4)上方控制荧光孔隙液体的阀门，让荧光孔隙液体持续流过饱和透明多孔材料介质；设定数码相机(1)的采集时间间隔为Δt，调整数码相机(1)成像平面的主轴垂直于激光平面，连续采集饱和透明多孔材料介质中的图像；步骤五：分别对时间间隔为Δt所采集到的前后两幅图像ImgL(t1)和ImgR(t1)进行滤除噪声的处理；然后分别在ImgL(t1)和ImgR(t1)图像上建立n×n个分析窗口，每个分析窗口包含至少3个荧光粒子光斑；寻找ImgL(t1)图像上的每个分析窗口在ImgR(t1)图像上的候选匹配位置，候选匹配位置的判定通过计算两者的相关系数确定，相关系数最大者即为候选匹配位置；通过比对相匹配分析窗口的中心坐标，得到每个窗口的位移和速度，以像素为单位；步骤六：对得到的位移和速度数据进行后处理，包括局部滤波法处理局部的异常数据和亚像素插值法给出局部缺失或异常的数据；步骤七：根据相机的标定参数，由所得的像素表示的位移和速度及窗口的位置得出对应的实际位移、实际速度和窗口的实际位置，进一步绘制渗流的速度场图和向量图。