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[發明專利]一種透明土石混合體水力侵蝕演化模擬系統及實驗方法有效

專利信息
申請號: 202010431144.8 申請日: 2020-05-20
公開(公告)號: CN111650166B 公開(公告)日: 2021-04-06
發明(設計)人: 顧東明;劉漢龍;王林;仉文崗;周航;王勛 申請(專利權)人: 重慶大學
主分類號: G01N21/64 分類號: G01N21/64;G01N21/84
代理公司: 重慶縉云專利代理事務所(特殊普通合伙) 50237 代理人: 王翔
地址: 400044 *** 國省代碼: 重慶;50
權利要求書: 查看更多 說明書: 查看更多
摘要:
搜索關鍵詞: 一種 透明 土石 混合 水力 侵蝕 演化 模擬 系統 實驗 方法
【權利要求書】:

1.一種透明土石混合體水力侵蝕演化模擬系統,其特征在于:包括環形槽(1)、支撐支架(2)、旋轉支架(3)、伺服電機(4)、工業相機(5)、激光器(6)和計算機(7);

由透明有機玻璃制成的所述環形槽(1)水平放置在試驗臺(8)上,環形槽(1)內設置有透明土石混合體試樣(9)和環境流體(10),透明土石混合體試樣(9)安裝到環形槽(1)底部并浸泡在環境流體(10)內,透明土石混合體試樣(9)和環境流體(10)內均添加有熒光劑;所述透明土石混合體試樣(9)由正十二烷、苯甲基硅油、無定型硅粉和不規則玻璃塊均勻混合并加載固結而成;

所述試驗臺(8)上固定有支撐支架(2),支撐支架(2)上連接有輸出軸豎直向下的伺服電機(4);

所述旋轉支架(3)包括橫桿(301)和兩個攪動桿(302),橫桿(301)水平設置在環形槽(1)的正上方,伺服電機(4)的輸出軸連接到橫桿(301)的中點上,橫桿(301)的兩端分別與兩個攪動桿(302)的上端連接,兩個攪動桿(302)的下端均連接有攪拌葉片(11);

所述攪拌葉片(11)伸入環境流體(10)內,攪拌葉片(11)的下端與透明土石混合體試樣(9)的上端存在間隙,兩個攪拌葉片(11)的連線穿過環形槽(1)所在圓的圓心;

所述激光器(6)安裝到電動升降臺(12)上,電動升降臺(12)固定在試驗臺(8)上且位于環形槽(1)外側;

工作時,所述伺服電機(4)帶動旋轉支架(3)轉動,兩個攪拌葉片(11)攪動環境流體(10);所述激光器(6)向透明土石混合體試樣(9)發射激光,電動升降臺(12)帶動激光器(6)上下往復運動,透明土石混合體試樣(9)和環境流體(10)內的熒光劑在激光誘導下發出熒光,位于透明土石混合體試樣(9)正上方的工業相機(5)對透明土石混合體試樣(9)進行持續拍攝,并將捕捉到的圖像發送至計算機(7)進行處理。

2.根據權利要求1所述的一種透明土石混合體水力侵蝕演化模擬系統,其特征在于:所述透明土石混合體試樣(9)呈扇環狀。

3.根據權利要求1所述的一種透明土石混合體水力侵蝕演化模擬系統,其特征在于:所述環境流體(10)為礦物混合油。

4.基于權利要求1所述的一種透明土石混合體水力侵蝕演化模擬系統的實驗方法,其特征在于:包括以下步驟:

1)制作所述環境流體(10)和呈扇環狀的透明土石混合體試樣(9);其中所述透明土石混合體試樣(9)和環境流體(10)內均添加有熒光劑;

2)安裝所述透明土石混合體水力侵蝕演化模擬系統,將透明土石混合體試樣(9)和環境流體(10)放置到環形槽(1)內,并調試伺服電機(4)、工業相機(5)、激光器(6)、計算機(7)和電動升降臺(12);

3)啟動所述伺服電機(4)、工業相機(5)、激光器(6)、計算機(7)和電動升降臺(12),伺服電機(4)帶動攪拌葉片(11)攪動環境流體(10);所述激光器(6)向透明土石混合體試樣(9)發射激光,電動升降臺(12)帶動激光器(6)上下往復運動;所述工業相機(5)對透明土石混合體試樣(9)進行連續拍攝,并將捕捉到的圖像發送至計算機(7);

4)所述計算機(7)通過Image-Pro Plus軟件定量分析透明土石混合體試樣(9)的演化過程,包括以下分步驟:

4.1)開啟所述計算機(7)中的Image-Pro Plus軟件;

4.2)將所述工業相機(5)拍攝的所有圖像在Image-Pro Plus軟件中打開;

4.3)選定各個圖像中的目標像素區域,甄別目標像素區域內的玻璃塊體和透明土;

4.4)將圖像進行對比分析,統計出玻璃塊體的運動軌跡;

4.5)根據玻璃塊體的運動軌跡模擬出所述透明土石混合體試樣(9)在流體沖刷下的介質移運過程、侵蝕啟動過程、土石分離過程。

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