تخمين گرانروي ظاهري مايعات غير نيوتني به كمك پردازش تصوير

Estimation of apparent viscosity of non-Newtonian liquids by image processing technique

گرانروي سيالات كه شاخصي از مقاومت مولكول ها در برابر جريان است نقش مهمي در طراحي سيستم هاي انتقال مايعات دارد.تاكنون وسايل ثابت و قابل حمل مختلفي براي اندازه گيري گرانروي ظاهري مايعات غير نيوتني ساخته شده و مورد استفاده قرار گرفته است، اما ويژكي سطح اشغال شده توسط سيال مستقيما ملاك اندازه گيري قرار نگرفته است. در اين پژوهش با ساخت يك وسيله آزمايشگاهي و استفاده از تكنيك پردازش تصوير رابطه بين گرانروي ظاهري و تغييرات سطح مايع در حال جريان مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان داد تغييرات سطح نسبت به زمان از يك رابطه خطي با ضريب همبستگي بسيار قوي (با ميانگين خطاي نسبي 3/7 درصد) پيروي مي كند و اين رابطه تابع گرانروي مايع است. با افزايش گرانروي ظاهري نرخ تغييرات مساحت سطح مايع كاهش يافت. روند تغييرات سطح نسبت به زمان به دو قسمت تند و كند قابل تفكيك بود. تجزيه و تحليل داده ها نشان داد نرخ تغييرات مساحت سطح در ناحيه تند (اول) براي تعيين رابطه كاليبراسيون دستگاه قابل استفاده است. بنابراين رابطه بين گرانروي ظاهري و نرخ تغييرات سطح مايع بررسي شد و نشان داد كه يك رابطه نمايي با ضريب تبيين 0/988 قادر است گرانروي ظاهري را با ميانگين خطاي نسبي 1/1 درصد تخمين بزند. اين نتايج نشان داد اين وسيله قابليت تعيين گرانروي ظاهري سيالات غير نيوتني را با استفاده از تكنيك پردازش تصوير داراست.

Viscosity of liquids as resistance of molecules to flow has an important role for designing of liquid transfer systems. So far, various stationary and portable devices have been designed and employed for measuring the appetent viscosity of non- Newtonian liquids. However, characteristic of occupied surface by a liquid has not directly used for developing the measurement instruments. In the present work, relationship between apparent viscosity and variations in occupied surface of a non- Newtonian liquid was pinpointed by fabricating an image processing based device. Results revealed that variation of liquid surface area versus time followed a strong linear relationship (with the mean relative error of 3.7 percent), and this relation followed different trends at various apparent viscosity levels. Liquid surface area decreased when the liquid apparent viscosity was increased. The trend of surface area variations was fragmented into two parts of fast and slow rate. Analysis of data showed that the rate of variation of liquid surface at fast (first) region is suitable for building up the device calibration function. Therefore, relationship between apparent viscosity and the rate of liquid surface variations was analyzed and it was observed that it follows an exponential relation with 0.988 coefficient of determination. This relation can estimate apparent viscosity for non-Newtonian liquid with mean relative error of 1.1 percent. It was concluded that this device has capability for measuring apparent viscosity of non- Newtonian liquids by means of image processing