面向CO2在水中密度驱动对流中空间时间pH和碳溶解性质图像分析技术比较
流体动力学
2026-02-04 v1
摘要
密度驱动的对流可增强碳的溶解速率，这对于地质碳储存具有重要意义。这一过程也会影响地下流体的空间时间pH和碳浓度。为阐明对流机制，关键在于理解这些性质在多孔介质中的演化。然而，确定多孔介质中空间时间pH和浓度始终具有挑战性。本研究采用了三种pH指示剂，用于跟踪pH从4到9.5的广泛范围。在对流实验中，我们比较了三种图像处理技术：Hue、灰度差和RGB色域的角度表示（）用于量化由碳对流产生的普适pH指示剂的颜色变化。通过将标定后的基准溶液来将特征颜色映射到pH。比较结果表明，Hue技术量化的颜色最为稳健，显示出对流体厚度、相机设置和LED亮度的不变性。在对流实验中，它产生pH和浶度水平的连续空间分布。相比之下，和灰度差技术对环境变化更敏感。它们也存在局限性，导致在关键范围内的pH插值由于其非单调标定路径。尽管所有方法最终都产生了类似的总溶解碳估计，但Hue技术在高分辨率动态测量pH和碳浓度方面提供了更大的稳定性和普适性。
引用
@article{arxiv.2602.03497,
title = {A comparison of different image analysis techniques for mapping spatiotemporal pH and carbon dissolution in density-driven convection of CO2 in water},
author = {Yao Xu and Marcel Moura and Eirik Grude Flekkøy and Knut Jørgen Måløy},
journal= {arXiv preprint arXiv:2602.03497},
year = {2026}
}