本發(fā)明涉及一種實(shí)驗(yàn)裝置，具體涉及的是一種新型碎屑流模擬實(shí)驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的碎屑流運(yùn)動(dòng)與堆積過程模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要是通過堆積帶支架、過渡支架、滑落軌道支架、堆積帶實(shí)驗(yàn)槽和滑落軌道實(shí)驗(yàn)槽來模擬碎屑流的運(yùn)動(dòng)特性，然后利用固定的高速攝像機(jī)監(jiān)測碎屑流的運(yùn)動(dòng)與堆積過程。

現(xiàn)有的這種實(shí)驗(yàn)裝置存在以下技術(shù)缺陷：

(1)未能模擬碎屑流運(yùn)動(dòng)和堆積的全過程。由于碎屑流啟動(dòng)后，碎屑流顆粒受空氣的影響，在近程階段完成加速后通過多個(gè)溝道堆積在一起，因而利用單個(gè)的滑槽模擬碎屑流時(shí)，不能完整的模擬出不同角度、不同梯度溝道碎屑流運(yùn)動(dòng)的近程加速階段以及加速后的堆積過程。

(2)不能監(jiān)測碎屑流運(yùn)動(dòng)和堆積的全過程。由于在碎屑流運(yùn)動(dòng)過程中大小顆粒會(huì)進(jìn)行分選，分選結(jié)果直接影響著碎屑流對防護(hù)結(jié)構(gòu)的沖擊力大小。因此，在實(shí)驗(yàn)監(jiān)測的過程中，固定的高速攝相機(jī)難以準(zhǔn)確的捕捉到碎屑流分選時(shí)顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡和運(yùn)動(dòng)速度。并且，在高速攝像機(jī)的布置方式上，由于碎屑流的沖擊是一個(gè)有一定持續(xù)時(shí)間的連續(xù)沖擊過程，因此需要對碎屑流沖擊過程中不同測點(diǎn)、不同時(shí)刻顆粒的運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行測定才能精確的反映出碎屑流的運(yùn)動(dòng)特性，而傳統(tǒng)的高速攝像機(jī)布置方式只能反映出局部碎屑流的流動(dòng)規(guī)律。

(3)結(jié)構(gòu)不靈活，實(shí)驗(yàn)效率低。傳統(tǒng)的碎屑流實(shí)驗(yàn)設(shè)備由于不能調(diào)節(jié)滑槽的坡度和滑槽寬度，因此只能模擬不同材料的碎屑流的運(yùn)動(dòng)特性，而不能模擬不同形態(tài)溝道對碎屑流運(yùn)動(dòng)特性的影響。

綜上所述，有必要對現(xiàn)有的碎屑流運(yùn)動(dòng)與堆積過程模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種新型碎屑流模擬實(shí)驗(yàn)裝置，能夠靈活、準(zhǔn)確模擬出各種碎屑流在不同寬度的溝道的運(yùn)動(dòng)特性，并獲得相應(yīng)的測試數(shù)據(jù)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種新型碎屑流模擬實(shí)驗(yàn)裝置，包括物料供給裝置、流通槽、堆積槽、立桿、第一高速攝像機(jī)、第二高速攝像機(jī)、固定架和滑軌，其中：

物料供給裝置，用于放置碎屑流模擬材料，并向流通槽釋放，實(shí)現(xiàn)碎屑流的模擬啟動(dòng)；

流通槽，采用傾斜方式設(shè)置，用于將碎屑流模擬材料往堆積槽方向通入，并且該流通槽側(cè)邊面可調(diào)節(jié)位置，從而改變流通槽的整體寬度；

堆積槽，一端與流通槽連接，用于進(jìn)行碎屑流的堆積，且該堆積槽內(nèi)設(shè)有碎屑流擋墻，可模擬碎屑流對擋墻的沖擊作用；同時(shí)，堆積槽側(cè)邊面可調(diào)節(jié)位置，從而改變堆積槽的整體寬度；

立桿，設(shè)置在堆積槽的另一端，用于對堆集槽進(jìn)行支撐，并調(diào)整堆集槽的坡度；

固定架，數(shù)量至少為三個(gè)，且并排設(shè)置在流通槽正上方，用于固定第一高速攝像機(jī)，使第一高速攝像機(jī)在流通槽上方不同的位置和角度上對流通槽中碎屑流運(yùn)動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測；

所述滑軌設(shè)置在流通槽旁，并與流通槽平行；所述第二高速攝像機(jī)設(shè)置在滑軌上，并可沿滑軌移動(dòng)，用于從側(cè)面對流通槽中的碎屑流運(yùn)動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測。

具體地說，所述物料供給裝置包括與流通槽連通、用于放置碎屑流模擬材料并且同樣采用傾斜方式設(shè)置的物料箱，設(shè)置在物料箱與流通槽連接處的擋板，以及與該擋板連接、用于控制擋板開啟和關(guān)閉、以控制碎屑流模擬材料能否通入流通槽的拉繩。

進(jìn)一步地，本發(fā)明還包括支撐框架，所述物料箱固定在該支撐框架上。

為確保堆積槽與流通槽的密封性，所述堆積槽和流通槽均采用柔性連續(xù)材料進(jìn)行密封。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

(1)本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理、設(shè)計(jì)巧妙，其通過設(shè)計(jì)流通槽和堆積槽側(cè)面可調(diào)的方式，配合固定架、滑軌和兩個(gè)高速攝像機(jī)，當(dāng)碎屑流模擬材料預(yù)先制備好倒入物料箱后，利用物料箱擋板控制碎屑流啟動(dòng)時(shí)間和啟動(dòng)流量，然后以可移動(dòng)高速攝像機(jī)和調(diào)整堆積槽和流通槽整體寬度的方式，實(shí)現(xiàn)對碎屑流運(yùn)動(dòng)的模擬及數(shù)據(jù)測試。本發(fā)明很好地改善了以往實(shí)驗(yàn)裝置由于構(gòu)造等因素造成的有限高度、梯度和傾斜角度的問題，流通槽和堆積槽用以模擬不同坡度兩級溝道的碎屑流運(yùn)動(dòng)規(guī)律，流通槽和堆積槽的側(cè)邊面均可以調(diào)節(jié)位置以控制流通槽和堆積槽的寬度，以此靈活模擬各種碎屑流在不同寬度的溝道的運(yùn)動(dòng)形態(tài)和特性，并在顆粒運(yùn)動(dòng)方向上不同位置、角度和時(shí)刻獲得相應(yīng)的測試數(shù)據(jù)(運(yùn)動(dòng)速度)。

(2)本發(fā)明優(yōu)化實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)，提高了實(shí)驗(yàn)效率。本發(fā)明中，在堆積槽末端設(shè)置一根立桿支撐堆積槽，并可調(diào)整堆積槽的坡度，同時(shí)，在堆積槽內(nèi)設(shè)置不同結(jié)構(gòu)的碎屑流擋墻，還可以模擬碎屑流對不同結(jié)構(gòu)擋墻的沖擊作用，可以說，本發(fā)明既可以測得各種碎屑流在不同寬度的溝道的運(yùn)動(dòng)速度，又能知曉各種碎屑流對不同結(jié)構(gòu)擋墻的沖擊力度，為后續(xù)研究碎屑流在溝道內(nèi)的運(yùn)動(dòng)特性提供參數(shù)支持。

(3)本發(fā)明采用了柔性連續(xù)材料對堆積槽和流通槽進(jìn)行了密封，可以使實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加緊湊，密封性和安全性均得到了很好的保障。

(4)本發(fā)明實(shí)驗(yàn)設(shè)備具有可拆卸、可組合、操作簡便、功能多樣、可重復(fù)性強(qiáng)、造價(jià)成本低的優(yōu)點(diǎn)，因此，其非常適于推廣應(yīng)用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，附圖標(biāo)記對應(yīng)的名稱為：

1-立桿，2-堆積槽，3-第一高速攝像機(jī)，4-固定架，5-物料箱，6-流通槽，7-擋板，8-支撐框架，9-第二高速攝像機(jī)，10-滑軌，11-拉繩。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖說明和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，本發(fā)明的方式包括但不僅限于以下實(shí)施例。

如圖1所示，本發(fā)明提供了一種碎屑流模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其包括物料供給裝置、流通槽6、堆積槽2、立桿1、第一高速攝像機(jī)3、第二高速攝像機(jī)9、固定架4和滑軌10。

所述的物料供給裝置用于放置碎屑流模擬材料，并向流通槽6釋放，實(shí)現(xiàn)碎屑流的模擬啟動(dòng)，本實(shí)施例中，該物料供給裝置包括與流通槽6連通、用于放置碎屑流模擬材料并且采用傾斜方式設(shè)置的物料箱5(該物料箱5固定在一支撐框架8上)，設(shè)置在物料箱5與流通槽6連接處的擋板7，以及與該擋板7連接、用于控制擋板開啟和關(guān)閉、以控制碎屑流模擬材料能否通入流通槽的拉繩11。

所述的流通槽同樣采用傾斜的方式設(shè)置，其用于將碎屑流模擬材料往堆積槽2方向通入，并且該流通槽6側(cè)邊面可調(diào)節(jié)位置，從而改變流通槽的整體寬度。所述的堆積槽2一端與流通槽6連接，用于進(jìn)行碎屑流的堆積，且該堆積槽2內(nèi)設(shè)有碎屑流擋墻，可模擬碎屑流對擋墻的沖擊作用；同時(shí)，堆積槽2側(cè)邊面可調(diào)節(jié)位置，從而改變堆積槽的整體寬度。

所述立桿1設(shè)置在堆積槽2的另一端，用于對堆積槽2進(jìn)行支撐，并調(diào)整堆積槽2的坡度。所述的固定架4數(shù)量至少為三個(gè)，且并排設(shè)置在流通槽6正上方，用于固定第一高速攝像機(jī)3，使第一高速攝像機(jī)3在流通槽6上方不同的位置和角度上對流通槽中碎屑流運(yùn)動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測。所述的滑軌10則設(shè)置在流通槽6旁，并與流通槽6位置平行，而所述的第二高速攝像機(jī)9則設(shè)置在滑軌10上，并可沿滑軌10移動(dòng)，用于從側(cè)面對流通槽6中碎屑流運(yùn)動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測。

本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)過程如下：

按照實(shí)驗(yàn)要求預(yù)先制備好碎屑流實(shí)驗(yàn)物料，然后在關(guān)閉好擋板7后，持續(xù)將物料倒入物料箱5內(nèi)。當(dāng)物料高度達(dá)到擋板7高度的3/4時(shí)，停止倒入物料。

而后，按照實(shí)驗(yàn)要求調(diào)整好流通槽6和堆積槽2的坡度，之后再調(diào)整流通槽6和堆積槽2的寬度。然后，按照實(shí)驗(yàn)要求調(diào)整好上第一高速攝像機(jī)3的位置及角度，同時(shí)，將第二高速攝像機(jī)9調(diào)整至滑軌10的上部，準(zhǔn)備監(jiān)測。

接著，在堆積槽2內(nèi)按照實(shí)驗(yàn)要求設(shè)置碎屑流擋墻，并開啟兩個(gè)高速攝像機(jī)，最后，向上勻速拉起拉繩11，并控制實(shí)驗(yàn)要求的流量，打開擋板7，使物料流入流通6中。在測得一組數(shù)據(jù)后，用清水沖洗凈實(shí)驗(yàn)殘料，并變換兩個(gè)高速攝像機(jī)的位置準(zhǔn)備下一次測試，如此反復(fù)循環(huán)，直至獲得所需要的碎屑流運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。在模擬實(shí)驗(yàn)的過程中，為保證實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性和安全性，所述的堆積槽2和流通槽6均采用柔性連續(xù)材料進(jìn)行密封。

本發(fā)明通過合理的結(jié)構(gòu)及流程設(shè)計(jì)，不僅能夠靈活模擬出各種碎屑流在不同寬度的溝道的運(yùn)動(dòng)特性，而且有效提高了實(shí)驗(yàn)的效率，因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步。

上述實(shí)施例僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式之一，不應(yīng)當(dāng)用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的主體設(shè)計(jì)思想和精神上作出的毫無實(shí)質(zhì)意義的改動(dòng)或潤色，其所解決的技術(shù)問題仍然與本發(fā)明一致的，均應(yīng)當(dāng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。