[實用新型]一種顆粒沉降實驗中顆粒同步釋放的裝置

有效

• 申請號: 201821818909.8
• 申請日: 2018-11-06
• 公開（公告）號: CN208653979U
• 公開（公告）日: 2019-03-26
• 發明（設計）人: 肖洋;劉杰卿;王艷;張濤濤;王乃茹
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01N15/04
• 分類號: G01N15/04
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 彭英

本實用新型提供一種沉降實驗中顆粒釋放的裝置，包括沉降容器以及置于沉降容器上方的顆粒磁性同步釋放機構，顆粒磁性同步釋放機構包括直流電源、水平操作架以及若干條顆粒磁性釋放支路；各顆粒磁性釋放支路相互并聯后，兩端分別與電源的正極、負極對應連接；每一條顆粒磁性釋放支路均包括串聯連接的失電電磁鐵、整流二極管以及可變電阻器；水平操作架安裝在沉降容器的上方，各失電電磁鐵分布在水平操作架上。因此，本實用新型可以實現對金屬顆粒的吸附和釋放，有效消除顆粒釋放時由于釋放裝置的移動對實驗液體的擾動，并且可以精確控制多顆粒的同步釋放，保證顆粒在實驗液體中同時下落且初始速度為零，為獲取優質實驗數據奠定了基礎。

技術領域

本實用新型屬于流體力學和泥沙運動力學研究領域，對多顆粒沉降室內實驗方法做出了改進，具體涉及一種沉降實驗中顆粒同步釋放的裝置。

背景技術

顆粒沉降的實驗研究十分精細和嚴謹，要求對初始條件如多顆粒完全同時下落、顆粒釋放時的初速度完全相同等進行嚴格的控制，以保證研究的可靠性。然而，顆粒沉降的初始條件往往難以精確的控制，比如無法保證多顆粒完全同時下落、顆粒釋放時的初速度完全相同。

對于顆粒沉降的實驗研究，有部分學者提出了一些顆粒釋放裝置，試圖對初始條件進行嚴格的控制。

利用傾斜板和豎直擋板來釋放顆粒，將豎直擋板向上抽出，顆粒在重力作用下沿傾斜板運動，最終在傾斜板底部被釋放，該方法雖然簡單但很不嚴謹，顆粒釋放后具有水平方向的初速度。

利用兩塊開有槽孔的平板進行多顆粒釋放，水平拖動下方平板，當上、下平板槽孔貫穿時，顆粒的以釋放，該裝置無法實現顆粒同步釋放，必然使得一側的顆粒先行下落。

利用巴斯德吸管吸住顆粒，通過向吸管內增加氣壓實現顆粒的釋放，但增加氣壓的同時會給顆粒帶來豎直方向的初速度。

利用“L形”機械裝置和豎直擋板固定顆粒，通過水平移動“L形”機械裝置實現了顆粒的同步釋放，保證顆粒初速度為零，但該方法會使顆粒發生旋轉，產生馬格努斯升力。

利用精密的機械夾子實現顆粒的夾緊與釋放，該方法雖然可以保證顆粒下落的同步性和初速度為零，但是由于顆粒及其釋放裝置安裝于液面以下，夾子的移動會在液體中產生擾動，對流場造成影響。

實用新型內容

本實用新型的目的是準確控制顆粒沉降實驗的初始條件，保證顆粒在實驗液體中同時下落且初始速度(包括旋轉角速度)為零，有效消除顆粒釋放時由于釋放裝置的移動對實驗液體的擾動，提高顆粒沉降實驗的可靠性和嚴謹性，以獲取優質的實驗數據。

為實現前述實驗效果，本實用新型采用一種沉降實驗中顆粒釋放的裝置，包括裝有實驗液體的沉降容器以及置于沉降容器上方的顆粒同步釋放機構，顆粒同步釋放機構為顆粒磁性同步釋放機構，包括直流電源、水平操作架以及若干條顆粒磁性釋放支路；各顆粒磁性釋放支路相互并聯后，兩端分別與電源的正極、負極對應連接；

每一條顆粒磁性釋放支路均包括串聯連接的失電電磁鐵、整流二極管以及可變電阻器；

水平操作架安裝在沉降容器的上方，各失電電磁鐵分布在水平操作架上。

作為本實用新型的進一步改進，失電電磁鐵包括導電線圈、軟磁鐵芯以及永磁體；永磁體呈空心狀，軟磁鐵芯置于永磁體的空腔中；導電線圈纏繞于永磁鐵芯外，且導電線圈通電產生的磁性磁極與永磁鐵芯的磁極相反。

作為本實用新型的進一步改進，沉降容器上端敞口設置；水平操作架的斷面呈U形狀設置，且U形狀斷面的端部向外設置有端耳；

作為本實用新型的進一步改進，水平操作架通過端耳可縱向移動地安裝在沉降容器的敞口端，且水平操作架的底部與沉降容器中實驗液體的液面線存在間距；同時，所述的水平操作架，在每一個失電電磁鐵安裝的位置處，均布置一個橫向設置的條形孔；