[实用新型]一种流体驱动的爆炸性火山喷发模拟装置

说明书

一种流体驱动的爆炸性火山喷发模拟装置，其包括：水箱(1)、可控流量供水泵(6)、颗粒罐(7)、水管(5)和三通(4)；水箱(1)底部中心具有喷口(8)，三通(4)分别通过水管连接喷口(8)、颗粒罐(7)和可控流量供水泵(6)。该装置利用流体作为介质，利用颗粒模拟火山碎屑，定量模拟火山喷发的锥体建造过程和火山灰云、火山喷发柱、火山碎屑流的形成和流动过程。

技术领域

本实用新型涉及一种地理科研、科普、教学用的模拟装置，具体涉及一种流体驱动的爆炸性火山喷发模拟装置。

背景技术

在义务教育和科普活动的实践中，需要火山喷发模拟的实验装置对火山喷发的过程进行演示和讲解。

按照自然界火山喷发的现象，火山喷发分为宁静式喷发和爆炸性喷发。宁静式火山喷发即火山气体溢出和熔岩流溢出为主的喷发；爆炸性火山喷发会形成火山灰云、火山喷发柱、火山碎屑流等由火山碎屑(颗粒)组成的混合流体。这两种喷发的碎屑物(颗粒)都能够在火山口四周堆积形成火山锥。所以，火山喷发的自然现象主要涵盖了火山灰云、火山喷发柱、火山碎屑流、熔岩流等地表流体，并在火山喷发口周围形成这些流体的堆积物。因此，在实验室模拟/演示火山喷发的工作中，需要模拟两个方面的火山喷发过程，即1)火山锥体建造过程和2)火山地表流体的流动过程和堆积物。

在现有的专利中，将火山锥体直接设计成模型，例如公开号：CN212032525 (一种模拟火山喷发的实验教具)；CN211529462(地理教学用火山喷发演示装置)； CN210402884(一种简单实用的火山喷发模型)；CN208351804(一种用于地理教学的火山喷发演示装置)；CN205881293(一种中心式火山喷发的教学模拟装置) 等。这些专利中，最明显的构成部件是一个火山山体模型，并用不同的喷射技术从火山模型的火山口中喷射出流体。在这些设备中，有两点主要的缺点很难符合火山喷发的整个过程：1)忽略了火山锥体的建造过程；2)利用的喷射技术难以做到定量控制。

因此，在科学研究、科学普及和教学实践中需要一种火山喷发模拟装置，能够在物理学上模拟火山喷发活动的火山碎屑上升、在空中扩散、沿地表流动的自然现象。

实用新型内容

本实用新型提供一种流体驱动的爆炸性火山喷发模拟装置，利用流体作为介质，利用颗粒模拟火山碎屑，定量模拟火山喷发的锥体建造过程和火山灰云、火山喷发柱、火山碎屑流的形成和流动过程。

为实现上述目的，本实用新型包括如下技术方案：

一种流体驱动的爆炸性火山喷发模拟装置，其包括：水箱1、可控流量供水泵 6、颗粒罐7、水管5和三通4；

水箱1底部中心具有喷口8，三通4分别通过水管连接喷口8、颗粒罐7和可控流量供水泵6。

如上所述的装置，优选地，所述颗粒罐7中盛装颗粒物和流体。

如上所述的装置，优选地，所述三通4上具有两个阀门，分别为位于连接喷口8通路上的第一阀门41和连接颗粒罐7通路上的第二阀门42。

本实用新型的有益效果在于，该模拟装置利用可控制流量的水泵喷射动力和流体密度差，实现携带颗粒的流体从水箱底孔喷射/上浮到水箱中环境流体的不同高度，并形成颗粒从水箱不同高度向四周扩散、形成稳定维持的含颗粒柱状体、形成沿水箱底部流动的稳定含颗粒流体，从而在物理学上模拟了火山喷发活动的火山碎屑上升、在空中扩散、沿地表流动的自然现象，能够广泛应用于科学研究、科学普及和教学实践中。

附图说明

图1为实施例1的流体驱动的爆炸性火山喷发模拟装置结构示意图。

图2A为模拟火山喷发柱的效果图。

图2B为模拟形成火山灰云的效果图。

图2C为模拟喷发柱垮塌形成火山碎屑流过程的效果图。