[实用新型]一种颗粒沉降实验中颗粒同步释放的装置

说明书

本实用新型提供一种沉降实验中颗粒释放的装置，包括沉降容器以及置于沉降容器上方的颗粒磁性同步释放机构，颗粒磁性同步释放机构包括直流电源、水平操作架以及若干条颗粒磁性释放支路；各颗粒磁性释放支路相互并联后，两端分别与电源的正极、负极对应连接；每一条颗粒磁性释放支路均包括串联连接的失电电磁铁、整流二极管以及可变电阻器；水平操作架安装在沉降容器的上方，各失电电磁铁分布在水平操作架上。因此，本实用新型可以实现对金属颗粒的吸附和释放，有效消除颗粒释放时由于释放装置的移动对实验液体的扰动，并且可以精确控制多颗粒的同步释放，保证颗粒在实验液体中同时下落且初始速度为零，为获取优质实验数据奠定了基础。

技术领域

本实用新型属于流体力学和泥沙运动力学研究领域，对多颗粒沉降室内实验方法做出了改进，具体涉及一种沉降实验中颗粒同步释放的装置。

背景技术

颗粒沉降的实验研究十分精细和严谨，要求对初始条件如多颗粒完全同时下落、颗粒释放时的初速度完全相同等进行严格的控制，以保证研究的可靠性。然而，颗粒沉降的初始条件往往难以精确的控制，比如无法保证多颗粒完全同时下落、颗粒释放时的初速度完全相同。

对于颗粒沉降的实验研究，有部分学者提出了一些颗粒释放装置，试图对初始条件进行严格的控制。

利用倾斜板和竖直挡板来释放颗粒，将竖直挡板向上抽出，颗粒在重力作用下沿倾斜板运动，最终在倾斜板底部被释放，该方法虽然简单但很不严谨，颗粒释放后具有水平方向的初速度。

利用两块开有槽孔的平板进行多颗粒释放，水平拖动下方平板，当上、下平板槽孔贯穿时，颗粒的以释放，该装置无法实现颗粒同步释放，必然使得一侧的颗粒先行下落。

利用巴斯德吸管吸住颗粒，通过向吸管内增加气压实现颗粒的释放，但增加气压的同时会给颗粒带来竖直方向的初速度。

利用“L形”机械装置和竖直挡板固定颗粒，通过水平移动“L形”机械装置实现了颗粒的同步释放，保证颗粒初速度为零，但该方法会使颗粒发生旋转，产生马格努斯升力。

利用精密的机械夹子实现颗粒的夹紧与释放，该方法虽然可以保证颗粒下落的同步性和初速度为零，但是由于颗粒及其释放装置安装于液面以下，夹子的移动会在液体中产生扰动，对流场造成影响。

实用新型内容

本实用新型的目的是准确控制颗粒沉降实验的初始条件，保证颗粒在实验液体中同时下落且初始速度(包括旋转角速度)为零，有效消除颗粒释放时由于释放装置的移动对实验液体的扰动，提高颗粒沉降实验的可靠性和严谨性，以获取优质的实验数据。

为实现前述实验效果，本实用新型采用一种沉降实验中颗粒释放的装置，包括装有实验液体的沉降容器以及置于沉降容器上方的颗粒同步释放机构，颗粒同步释放机构为颗粒磁性同步释放机构，包括直流电源、水平操作架以及若干条颗粒磁性释放支路；各颗粒磁性释放支路相互并联后，两端分别与电源的正极、负极对应连接；

每一条颗粒磁性释放支路均包括串联连接的失电电磁铁、整流二极管以及可变电阻器；

水平操作架安装在沉降容器的上方，各失电电磁铁分布在水平操作架上。

作为本实用新型的进一步改进，失电电磁铁包括导电线圈、软磁铁芯以及永磁体；永磁体呈空心状，软磁铁芯置于永磁体的空腔中；导电线圈缠绕于永磁铁芯外，且导电线圈通电产生的磁性磁极与永磁铁芯的磁极相反。

作为本实用新型的进一步改进，沉降容器上端敞口设置；水平操作架的断面呈U形状设置，且U形状断面的端部向外设置有端耳；

作为本实用新型的进一步改进，水平操作架通过端耳可纵向移动地安装在沉降容器的敞口端，且水平操作架的底部与沉降容器中实验液体的液面线存在间距；同时，所述的水平操作架，在每一个失电电磁铁安装的位置处，均布置一个横向设置的条形孔；