[发明专利]水平振动型泥沙沉降试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及水利测量技术领域，特别涉及对紊动水体中泥沙颗粒沉降速度进行测量的水平振动型泥沙沉降试验装置。 

背景技术

由于泥沙的比重大于水，水体中的泥沙在重力的作用下会往下沉降，泥沙在静水中的沉降是最简单的实例。泥沙颗粒的沉速是研究泥沙问题的基础，如河道的泥沙输移、水库或港口的泥沙淤积问题等都需要准确地求解泥沙颗粒的沉速。在天然情况下和实际工程应用中的水流形态几乎都是紊流，真实泥沙颗粒的沉降运动总是在紊动水体中发生的。在对泥沙沉降问题的传动研究中，试验装置大多只适用于对静水中泥沙的沉降速度进行测量，试验结果与与实际情况不符。 

随着认知和技术水平的提升，在近代流体力学的研究中，有学者开始研究泥沙颗粒在紊动水体中的沉降。Rouse在含沙水体中采用垂向振动格栅使水体产生各种垂向的紊动，研究泥沙颗粒在此种紊动条件下的沉降规律，此后的学者均沿用此技术进行了各种紊动条件的研究。然而，垂向振动在产生水体紊动的同时，也向泥沙颗粒施加了额外的附加惯性力，当格栅向下运动、使水体产生向下的紊动时，其附加惯性力会加大颗粒的沉速，当格栅向上振动时则减小颗粒的沉速，即颗粒的沉降受到垂直振动附加惯性力的影响，导致试验结果存在较大的误差。 

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种能够减小误差来测量泥沙颗粒在紊动水体沉降速度的水平振动型泥沙沉降试验装置。 

一种水平振动型泥沙沉降试验装置，包括用于盛放挟沙水体并观测泥沙颗粒沉降过程的沉降筒，所述沉降筒外侧顶部安装有为提供试验装置振动时 所需动力的动力系统，沉降筒外侧垂向靠侧壁设置有用于将动力系统提供的旋转运动转换为水平往返直线运动的传动系统，沉降筒内部设置有若干垂直且平行的振动栅格，所述传动系统与振动栅格固定连接，振动栅格在传动系统的带动下呈水平往返直线运动。 

进一步地，如上所述的水平振动型泥沙沉降试验装置，所述动力系统包括电机、用于支撑电机的机座、以及与电机的转轴连接的驱动齿轮。 

进一步地，如上所述的水平振动型泥沙沉降试验装置，所述传动系统包括三部分；第一部分包括从动轮、左偏心轮、右偏心轮、左连杆、右连杆、上横梁、下横梁、连接板、支架、第一竖直导轨、第一竖直滑块；第二部分包括第二竖直导轨、可在第二竖直导轨上上下滑动的若干第二竖直滑块、内竖直驱动板、外竖直驱动板；第三部分包括若干水平导轨、在所述水平导轨上左右滑动的水平滑块、上连杆、下连杆、套在所述水平导轨上的套筒； 

其中，第一部分，所述第一竖直导轨垂直固定在支架上，第一竖直滑块可在第一竖直导轨上上下滑动；所述从动轮与驱动齿轮相互咬合，所述左偏心轮、右偏心轮分别同轴安装在从动轮的左右两侧，左偏心轮通过左连杆与上横梁直接相连，右偏心轮通过右连杆、第一竖直滑块和连接板与下横梁连接，左连杆与左偏心轮的连接位置、右连杆与右偏心轮的连接位置相差180°，当偏心轮随从动轮旋转时，左连杆、右连杆驱动上、下两根横梁沿第一竖直导轨相向往复运动； 

第二部分，所述第二竖直导轨垂直固定在支架的两端，所述下横梁的两端分别垂直连接平行设置的两条内竖直驱动板，上横梁的两端分别垂直连接平行设置的两条外竖直驱动板，所述两条外竖直驱动板上设置有供第奇数个第二竖直滑块上下滑动的窄槽，两条内竖直驱动板上设置有与第偶数个第二竖直滑块活动连接的圆孔，所述外竖直驱动板、内竖直驱动板随着上横梁、下横梁的相向往复运动沿着第二竖直导轨上下运动进而带动第奇数个第二竖直滑块滑动； 

第三部分，所述水平导轨垂直固定在第二竖直导轨上，第奇数个第二竖直滑块与所述上连杆的一端铰接连接，第偶数个第二竖直滑块与所述下连杆的一端铰接连接，所述上连杆、下连杆的另一端分别铰接连接在水平滑块的上下两端，所述水平滑块与套筒的一端固定连接，水平滑块、套筒的一端穿 过沉降筒的侧壁后，套筒与所述沉降筒内的振动栅格固定连接。 

进一步地，如上所述的水平振动型泥沙沉降试验装置，所述振动栅格上分布有若干供沙水穿过的小孔。 

进一步地，如上所述的水平振动型泥沙沉降试验装置，所述沉降筒的侧壁上还设置有供插入压力传感器可插入的测量小孔。 

进一步地，如上所述的水平振动型泥沙沉降试验装置，所述沉降筒的四个侧壁上分别安装有白玻璃。