[发明专利]一种两液滴静动态融合观测系统及方法

说明书

本发明属于液滴融合观测技术领域，具体涉及一种两液滴静动态融合观测系统及方法。本发明利用自动位移模块实现两液滴静、动态融合的控制；通过改变通控球孔径、上液滴移动速度、液滴体积、液体种类等多个变量来观察液滴融合现象的变化规律；通过高速摄像图像采集系统记录两液滴形成、融合的全过程，并通过图像处理得到液滴融合形貌特性的变化规律。本发明可实现两液滴体积一定时，由于间距减小导致的液滴融合现象，通过对上液滴的控制实现静动态液滴融合现象研究，还可实现两液滴间距一定时，由于液滴体积增加引起的液滴融合现象研究。本发明可用于研究液滴融合过程中液桥现象的影响，为镍矿液化特性研究提供理论基础。

技术领域

本发明属于液滴融合观测技术领域，具体涉及一种两液滴静动态融合观测系统及方法。

背景技术

近年来，镍矿液化导致的海难事故时有发生，镍矿作为一种典型的非饱和湿颗粒散体，其液化主要由颗粒间液桥融合引起，研究液滴融合现象对于进一步探究液桥融合，进而探索镍矿液化，保障海上运输安全有着重要意义。现有液滴融合观测装置缺少对于过渡区间中液桥现象的考量。

发明内容

本发明的目的在于提供实现两液滴在静态、动态融合时的观测的一种两液滴静动态融合观测系统。

本发明的目的通过如下技术方案来实现：包括上通孔球、下通孔球和高速摄像图像采集系统；所述的下通孔球固定在减震刚性台上；所述的上通孔球通过三自由度丝杠系统布置在下通孔球上方；所述的三自由度丝杠系统安装在减震试验台上；所述的上通孔球的通孔上端通过输液管与第一移液器连接；所述的下通孔球的通孔下端通过输液管与第二移液器连接；所述的高速摄像图像采集系统包括高速摄像机和放大相机；所述的高速摄像机安装在可调高度的防震相机支架上，视野范围对准上通孔球和下通孔球，用于记录两液滴形成、接近、融合的完整过程；所述的放大相机安装在相机支架上，视野界面准心位于上通孔球和下通孔球的间隙中点，用于两球对心；所述的放大相机的视野方向与高速摄像机的视野方向垂直。

本发明还可以包括：

所述的减震刚性台包括底层减震平台和顶层减震平台，底层减震平台与顶层减震平台之间通过减震支撑柱连接；所述的顶层减震平台上开设有与下通孔球连通的通孔。

所述的三自由度丝杠系统由三组丝杠装置组成；所述的丝杠装置包括底座，在底座顶面左右两端设有支撑板，在两块支撑板之间安装有丝杠，在丝杠上安装有丝杠位移滑块；第一组丝杠装置布置在底层；第二组丝杠装置垂直布置在第一组丝杠装置的上方，第二组丝杠装置的底座与第一组丝杠装置的丝杠位移滑块连接；第一组丝杠装置与第二组丝杠装置的丝杠位移滑块在水平方向上两个自由度运动；第三组丝杠装置的丝杠位移滑块在竖直方向上运动，第三组丝杠装置的底座与第二组丝杠装置的丝杠位移滑块连接。

所述的上通孔球通过伸长板与第三组丝杠装置的丝杠位移滑块连接，上通孔球固定在伸长板的自由端，伸长板的另一端固定在第三组丝杠装置的丝杠位移滑块上。

还包括三自由度位移控制系统；所述的三自由度位移控制系统包括电动机、手动位移调节转轮和位移控制箱；所述的电动机设置在第三组丝杠装置上，用于自动控制上通孔球在垂向自由度的位移；所述的位移控制箱与电动机连接；所述的手动位移调节转轮安装在第一组丝杠装置与第二组丝杠装置上，用于手动调节上通孔球在水平方向上两个自由度的位移。

本发明的目的还在于提供一种两液滴静动态融合观测方法。

本发明的目的通过如下技术方案来实现：包括以下步骤：

步骤1：搭建两液滴静动态融合观测系统；