[發(fā)明專利]基于電磁控制的顆粒動力學(xué)響應(yīng)試驗(yàn)裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011014892.2
• 申請日: 2020-09-24
• 公開（公告）號: CN112146843B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周偉;梁倫勛;肖海斌;馬剛;陳鴻杰;關(guān)少恒;來志強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué);華能瀾滄江水電股份有限公司;華能集團(tuán)技術(shù)創(chuàng)新中心有限公司
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 俞琳娟

1.一種基于電磁控制的顆粒動力學(xué)響應(yīng)試驗(yàn)方法，其特征在于，采用基于電磁控制的顆粒動力學(xué)響應(yīng)試驗(yàn)裝置進(jìn)行液態(tài)環(huán)境下的試驗(yàn)，包括如下步驟：

步驟1.采用擋板構(gòu)件與顆粒流動槽圍成預(yù)定大小的空間，在該空間中放置入顆粒單元，直到堆積形成的顆粒柱達(dá)到要求；

步驟2.通過入水口使液體緩慢流入所述顆粒流動槽中，直到液面達(dá)到要求的高度；

步驟3.啟動電磁吸盤，將所述顆粒單元吸附至顆粒流動槽的吸附側(cè)上，然后關(guān)閉電磁吸盤去掉磁場，使顆粒單元進(jìn)行自我調(diào)整；反復(fù)幾次，直到觀測到所述顆粒單元形成的顆粒柱的調(diào)整幅度變小，顆粒柱變得穩(wěn)定后，啟動所述電磁吸盤，將所述顆粒單元吸附住，同時從所述顆粒流動槽中將所述擋板構(gòu)件取出；

步驟4.繼續(xù)由入水口注入液體，直到液面重新達(dá)到要求的高度，等待液面達(dá)到穩(wěn)定；

步驟5.采用圖像獲取裝置對吸附靜置的顆粒柱進(jìn)行拍攝并進(jìn)行PIV分析，觀測顆粒柱周圍的水流的變化，當(dāng)顆粒柱周圍水流靜置后，將圖像獲取裝置調(diào)試到高速拍攝模式；

步驟6.關(guān)閉所述電磁吸盤，使所述顆粒柱自然崩塌，同時利用圖像獲取裝置進(jìn)行高速拍攝，直到顆粒柱坍塌堆積靜止，

其中，所述基于電磁控制的顆粒動力學(xué)響應(yīng)試驗(yàn)裝置，包括：

多個顆粒單元，每個該顆粒單元均包括：在電磁的作用下能夠產(chǎn)生磁性的嵌入體，和密封包裹在該嵌入體外的包裹體；

顆粒流動槽，具有用于容納所述顆粒單元進(jìn)行試驗(yàn)的槽體，該槽體的一側(cè)作為吸附側(cè)，另一側(cè)透明作為觀察側(cè)；

擋板構(gòu)件，與所述顆粒流動槽相匹配，與所述顆粒流動槽共同圍成讓多個所述顆粒單元排列堆積的空間；以及

電磁吸盤，設(shè)置在所述顆粒流動槽的吸附側(cè)，通過產(chǎn)生電磁力將所述顆粒單元吸附在所述顆粒流動槽的吸附側(cè)上形成穩(wěn)定的顆粒柱，通過關(guān)閉電磁力使所述顆粒柱自由坍塌。

2.一種基于電磁控制的顆粒動力學(xué)響應(yīng)試驗(yàn)方法，其特征在于，采用基于電磁控制的顆粒動力學(xué)響應(yīng)試驗(yàn)裝置進(jìn)行干燥環(huán)境下的試驗(yàn)，包括如下步驟：

步驟1.采用擋板構(gòu)件與顆粒流動槽圍成預(yù)定大小的空間，在該空間中放置入顆粒單元，直到堆積形成的顆粒柱達(dá)到要求；

步驟2.啟動電磁吸盤，將所述顆粒單元吸附至顆粒流動槽的吸附側(cè)上，然后關(guān)閉電磁吸盤去掉磁場，使顆粒單元進(jìn)行自我調(diào)整；反復(fù)幾次，直到觀測到所述顆粒單元形成的顆粒柱的調(diào)整幅度變小，顆粒柱變得穩(wěn)定后，啟動所述電磁吸盤，將所述顆粒單元吸附住，同時從所述顆粒流動槽中將所述擋板構(gòu)件取出；

步驟3.關(guān)閉所述電磁吸盤，使所述顆粒柱自然崩塌，同時利用圖像獲取裝置進(jìn)行高速拍攝，直到顆粒柱坍塌堆積靜止，

其中，所述基于電磁控制的顆粒動力學(xué)響應(yīng)試驗(yàn)裝置，包括：

多個顆粒單元，每個該顆粒單元均包括：在電磁的作用下能夠產(chǎn)生磁性的嵌入體，和密封包裹在該嵌入體外的包裹體；

顆粒流動槽，具有用于容納所述顆粒單元進(jìn)行試驗(yàn)的槽體，該槽體的一側(cè)作為吸附側(cè)，另一側(cè)透明作為觀察側(cè)；

擋板構(gòu)件，與所述顆粒流動槽相匹配，與所述顆粒流動槽共同圍成讓多個所述顆粒單元排列堆積的空間；以及

電磁吸盤，設(shè)置在所述顆粒流動槽的吸附側(cè)，通過產(chǎn)生電磁力將所述顆粒單元吸附在所述顆粒流動槽的吸附側(cè)上形成穩(wěn)定的顆粒柱，通過關(guān)閉電磁力使所述顆粒柱自由坍塌。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于電磁控制的顆粒動力學(xué)響應(yīng)試驗(yàn)方法，其特征在于：

其中，所述顆粒單元為圓塊狀或者圓球狀。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于電磁控制的顆粒動力學(xué)響應(yīng)試驗(yàn)方法，其特征在于：

其中，所述嵌入體為鋼塊，所述包裹體為防水材料。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于電磁控制的顆粒動力學(xué)響應(yīng)試驗(yàn)方法，其特征在于：

其中，所述顆粒單元分為兩類，一類密度大于水，用于顆粒柱下落坍塌的顆粒動力學(xué)試驗(yàn)；一類密度小于水，用于顆粒柱上浮坍塌的顆粒動力學(xué)試驗(yàn)；

所述擋板構(gòu)件包括：用于從側(cè)面約束所述顆粒單元的梯形擋板，和在所述顆粒柱上浮坍塌的顆粒動力學(xué)試驗(yàn)中從上面約束所述顆粒單元的T形板。