[發(fā)明專利]一種顆粒群間液橋融合現(xiàn)象觀測裝置及方法

有效

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• 申請日: 2021-11-26
• 公開（公告）號: CN114166700B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發(fā)明（設計）人: 鞠磊;李家園;楊洲;李云鵬
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01N15/00
• 分類號: G01N15/00;G01N21/85
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種顆粒群間液橋融合現(xiàn)象觀測裝置，其特征在于：包括單層持液顆粒群模塊、顆粒群飽和度控制模塊、高速攝像圖像采集模塊；

所述單層持液顆粒群模塊包括水密鉸固控制旋鈕(9)、上透明夾持面板(6)、下透明夾持面板(7)、接水槽(12)、球形顆粒(13)；所述上透明夾持面板(6)與下透明夾持面板(7)可組合為水密封閉框架結(jié)構，在下透明夾持面板(7)底部設有放水口，所述接水槽(12)布置在放水口的下方；所述上透明夾持面板(6)與下透明夾持面板(7)上均附有網(wǎng)格定位圖層，用于所述球形顆粒(13)排布時定位及后續(xù)圖像數(shù)據(jù)處理；所述球形顆粒(13)自由排布，形成單層顆粒群；所述水密鉸固控制旋鈕(9)用于將所述單層顆粒群夾持在所述上透明夾持面板(6)與所述下透明夾持面板(7)之間，并使兩面板上的網(wǎng)格定位圖層對齊；

所述顆粒群持液控制模塊包括多支路均分流移液管(4)；所述多支路均分流移液管(4)的每一支路出口處均配備有緩沖注水口(5)，多支路均分流移液管(4)中的液體通過緩沖注水口(5)進入上透明夾持面板(6)與下透明夾持面板(7)組成的水密封閉框架結(jié)構中，液體進入時近似準靜態(tài)，消除移液流速對試驗的影響；

所述高速攝像圖像采集模塊用于記錄所述單層顆粒群液體穩(wěn)定持液、受擾動、滲流的完整過程，通過對記錄的視頻照片進行后續(xù)處理，得到顆粒群間液橋形式、液體分布規(guī)律、液橋融合滲流形式、單層顆粒群流態(tài)化運動。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種顆粒群間液橋融合現(xiàn)象觀測裝置，其特征在于：所述高速攝像圖像采集模塊包括高像素高速攝像機(2)、圖像數(shù)據(jù)采集記錄主機(1)、LED補光燈(10)；所述高像素高速攝像機(2)布置于上透明夾持面板(6)的正上方，拍攝角度豎直向下，正對上透明夾持面板(6)的外表面，視野界面保證整個單層顆粒群都處于攝像記錄范圍；所述圖像數(shù)據(jù)采集記錄主機(1)與高像素高速攝像機(2)連接。

3.基于權利要求1的一種顆粒群間液橋融合現(xiàn)象觀測方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：依照試驗方案在上透明夾持面板(6)與下透明夾持面板(7)之間自由排布球形顆粒(13)，形成單層顆粒群；通過鉸固控制旋鈕(9)將單層顆粒群夾持在上透明夾持面板(6)與下透明夾持面板(7)之間，并使兩面板上的網(wǎng)格定位圖層對齊，檢查裝置水密性；

步驟2：通過移液器(3)向單層顆粒群主體部分添加定量液體，所添加液體通過多支路均分流移液管(4)與緩沖注水口(5)近似準靜態(tài)地進入單層顆粒群主體部分，所添加液體的體積即為初始持液量，計算得到初始飽和度；

步驟3：通過移液器(3)向自由堆積的單層持液顆粒群主體部分添加過量液體直至液橋融合滲流，顆粒群呈現(xiàn)流態(tài)化，通過高速攝像圖像采集模塊拍攝記錄整個過程，試驗完成后打開放水口使水流入接水槽(12)中；

步驟4：對高速攝像圖像采集模塊記錄的視頻照片進行后續(xù)處理，得到顆粒群間液橋形式、液體分布規(guī)律、液橋融合滲流形式、單層顆粒群流態(tài)化運動。