[實用新型]一種滾筒式不規則形狀泥沙分選三維試驗裝置

有效

• 申請號: 201820881984.2
• 申請日: 2018-06-08
• 公開（公告）號: CN208270377U
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發明（設計）人: 周佩劍;顏朝壽;李亞飛;牟介剛;蔣豪杰
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G01N15/04
• 分類號: G01N15/04
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司 33241
• 代理人: 王利強

一種滾筒式不規則形狀泥沙分選三維試驗裝置，透明圓筒用于容納試驗所需的不規則形狀泥沙，且在頂部安裝防護罩；兩組傳送帶置于透明圓筒底部，用于支撐透明圓筒且帶動其轉動；激光器發射的激光束以激光面的形式穿過透明圓筒的圓形截面，通過調節反光鏡和透光反光鏡，能使激光照射在三個不同的截面從而實現多截面三維觀測；高速相機用于拍攝激光照射截面的泥沙顆粒的位移特征，通過數據線與計算機連接以存儲其拍攝的圖像。本實用新型簡化非均勻推移質擴散和分選的物理過程，減少除粒徑之外的其他干擾項在試驗過程中的影響，從而得到更加有規律性的試驗數據用于支撐理論研究。

技術領域

本實用新型涉及河床沉積領域，尤其涉及一種滾筒式不規則形狀泥沙分選三維試驗裝置，用于模擬河床底部不同粒徑的泥沙顆粒縱向沉積及其分選、擴散的動力過程。

背景技術

河床底部泥沙顆粒的移動和分選特性對于河口的河床沉積特性和河床沙坡成形具有重要影響。河床的表層通常沉積為粗顆粒泥沙，而細顆粒泥沙通常向河床底部沉積，而該自然界普遍規律形成機理的研究卻非常有限。

為了解這一自然現象，人們通常建立物理模型試驗，采用不同粒徑的顆粒模擬自然界中的粒徑不規則、形狀各異的泥沙顆粒。試驗表明，泥沙顆粒的粒徑和形狀對其沉積過程及垂直斷面的分選特征具有重要的影響。因此，通過簡化的物理模型試驗進一步探尋不規則形狀泥沙的分選規律，并為其尋找理論模型，是未來研究的必然方向。

當前常用的泥沙沉積規律及其分選過程試驗裝置，通常是建立室內長緩坡水槽模擬自然界中的河床，并依據相似理論確定泥沙顆粒的粒徑范圍，通過長時間在水槽上游側注水和供給不同粒徑和形狀的顆粒，來模擬河流的流動推動槽底泥沙的沉積和分選。該方案需要在注水的同時，在上游側持續供入泥沙顆粒，泥沙顆粒在上游側進入水槽后，一部分被水流攜帶流出水槽尾端，另一部分沉積到水槽底部。該方案的問題在于，一、推移質在水槽中運動存在的隨機過程導致該方案得到的試驗數據不夠簡化，而理論研究通常是簡化模型，該方案難以為理論研究提供支撐；二、水的流速和對應的顆粒供給速率的對應關系調控的可操作范圍過大，一定程度上增加了對于不同粒徑和形狀顆粒堆積和分選的普適規律的把控難度。三、顆粒供給過程中的誤差無法避免，輸沙量難以精確控制。四、室內長水槽為了保證試驗尺度，占用空間通常過大，只能用于研究泥沙顆粒沉積規律的試驗，往往只關注宏觀的堆積規律，并不能實時的捕獲堆積過程中流體的速度場和推移質的位移特征。

因此，提供一種簡化試驗裝置來取代當前繁雜且數據難以利用分析的水槽設計的試驗模型，是科研人員和工程技術人員努力追求的方向，也是對非均勻推移質擴散和分選進行深入的理論研究的必要條件。

發明內容

為了克服現有技術的非均勻推移質擴散和分選的物理過程復雜、有效性較差的不足，本實用新型提供了一種滾筒式非均勻推移質顆粒分選試驗裝置。針對不同粒徑的推移質分選設計試驗裝置，簡化非均勻推移質擴散和分選的物理過程，減少除粒徑之外的其他干擾項在試驗過程中的影響，從而得到更加有規律性的試驗數據用于支撐理論研究。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種滾筒式不規則形狀泥沙分選三維試驗裝置，包括支架及其安裝在支架上的透明圓筒、兩組傳送帶、激光設備及光學鏡片和高速相機，所述的透明圓筒用于容納試驗所需的不規則形狀泥沙，且在避開激光照射范圍和相機拍攝范圍的頂部安裝防護罩，且將防護罩固定在支架上；所述的兩組傳送帶置于透明圓筒底部，用于支撐透明圓筒且帶動其轉動，兩者銜接部分均設置為齒輪形狀；所述的激光設備及光學鏡片包括一個激光器，所述的激光器發射的激光束通過光學鏡片的作用，以激光面的形式穿過透明圓筒的圓形截面，激光束在圓柱型滾筒中照亮的截面為相機的拍攝區域，通過調節反光鏡和透光反光鏡，能使激光照射在三個不同的截面從而實現多截面三維觀測；所述的高速相機用于拍攝激光照射截面的泥沙顆粒的位移特征，通過數據線與計算機連接以存儲其拍攝的圖像。