[发明专利]一种不规则形态颗粒液体中沉降速度的测试装置与方法

说明书

本发明提供了一种不规则形态颗粒液体中沉降速度的测试装置与方法，包括恒温箱(5)，恒温箱(5)内设置圆柱形储液筒(2)，圆柱形储液筒(2)筒内配置不同体积浓度的甘油水溶液(1)，圆柱形储液筒(2)在上部设置电磁夹片(3)设备，电磁夹片(3)设备能够装载不规则形态颗粒(10)，所述恒温箱(5)的内壁上设置非接触式的测量系统。本发明通过配置不同体积分数的甘油水溶液模拟液体的不同的粘滞力，进而模拟广域区间范围的颗粒雷诺数，同时解决外部温度环境和颗粒人为释放因素带来的测试误差。

技术领域

本发明涉及岩土工程及工程地质技术领域，具体涉及一种不规则形态颗粒液体中沉降速度的测试装置与方法。

背景技术

不规则岩土体颗粒物质是工程(如南海岛礁填筑、高坝建造等)常用到的岩土材料，这类材料的渗透性很大程度上决定着地基的固结与沉降或工程构造物的渗流特征。而拖曳力系数是表征流体对土体颗粒表面力的主要参数，亦是流固耦合数值模拟中的关键参数，但目前国内外针对不规则形态颗粒拖曳力系数的研究十分有限。

中国实用新型专利CN208313762U公开了一种泥沙颗粒沉降过程图像采集系统，提出了解决打光不足和打光偏差等问题的方法；中国发明专利CN109946205A公开了一种钻屑颗粒沉降曳力系数的测试方法，但仍未有效解决颗粒自动在液体中垂直下落的技术难点。

综上所述，目前公开的有关颗粒液体中最终沉降速度的测试方法，仍未有效解决颗粒自然下落、速度场测量等技术难题，尚未见有关不规则形态颗粒的沉降速度测定方法，也未见考虑不同颗粒雷诺数的颗粒最终沉降速度测量方法，此外，由于环境温度对颗粒沉降速度也具有一定影响，因此为保证试验精度，测试过程中恒温环境的问题也不容忽视。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种不规则形态颗粒液体中沉降速度的测试装置。本发明通过配置不同体积分数的甘油水溶液模拟液体的不同的粘滞力，进而模拟广域区间范围的颗粒雷诺数，同时解决外部温度环境和颗粒人为释放因素带来的测试误差。

为解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案实现：

一种不规则形态颗粒液体中沉降速度的测试装置与方法，其特征在于：包括恒温箱，恒温箱内设置圆柱形储液筒，圆柱形储液筒筒内配置不同体积浓度的甘油水溶液，圆柱形储液筒在上部设置电磁夹片设备，电磁夹片设备能够装载不规则形态颗粒，所述恒温箱的内壁上设置非接触式的测量系统。

进一步的：所述电磁夹片设备包括设置在圆柱形储液筒上部的两块电磁夹片，两块电磁夹片之间能够装载不规则形态颗粒，两块电磁夹片外接供电箱。

进一步的：所述恒温箱内设置LED补光灯，恒温箱的温度调节范围为4℃～30℃，最小调节量为1℃。

进一步的：两块所述电磁夹片装载于一块平台上，平台置于圆柱形储液筒的上方，两块电磁夹片在平台上能够左右移动。

进一步的：所述非接触式的测量系统包括第一工业相机和第二工业相机，第一工业相机和第二工业相机在恒温箱内壁上呈上下布置，并且第一工业相机和第二工业相机的摄像头均正对于圆柱形储液筒。

进一步的：所述非接触式的测量系统包括激光仪，所述激光仪位于恒温箱的内壁上，布置位置能够保证激光剖面正好穿过不规则形态颗粒所在剖面。

进一步的：所述圆柱形储液筒由有机玻璃材质制作而成。

本发明第二个目的在于提供一种不规则形态颗粒液体中沉降速度的测试方法，本发明采用以下技术方案：先制作好上述所述的测试装置，本发明采用如下步骤进行测试：

S1、在圆柱形储液筒筒内配置甘油水溶液，甘油水溶液沿着圆柱形储液筒筒壁注入，并装满圆柱形储液筒；