[发明专利]黏性非牛顿流体中固体物质运动试验装置及其使用方法

权利要求书

1.一种黏性非牛顿流体中固体物质运动试验装置，包括具有流体入口(2)和流体出口(3)的模型槽(1)，所述流体入口(2)和流体出口(3)均连接着装载有黏性非牛顿流体试验材料的水箱(16)，其特征在于：所述模型槽(1)采用透明材料制成，所述模型槽(1)底部靠近流体入口(2)的那一端设置有长支架(7)，所述模型槽(1)底部靠近流体出口(3)的那一端设置有短支架(8)，所述长支架(7)上装配有能够调节长支架(7)长度的升降阀(12)，所述模型槽(1)内的底部设置有传送带(5)，所述模型槽(1)内配置有若干透明玻璃颗粒(4)，所述模型槽(1)的宽侧面处设置有激光仪(9)以及与激光仪(9)配合使用的反光镜(10)，所述模型槽(1)的窄侧面处设置有能够定时、定频率拍照的自动数码相机(11)。

2.根据权利要求1所述的一种黏性非牛顿流体中固体物质运动试验装置，其特征在于：所述流体入口(2)和流体出口(3)均分别通过水泵(15)与水箱(16)连接，所述模型槽(1)还设置有出水口(13)，所述传送带(5)具有两个传送带转轴(6)以及传送带表层履带(14)。

3.根据权利要求2所述的一种黏性非牛顿流体中固体物质运动试验装置，其特征在于：所述流体入口(2)、流体出口(3)和出水口(13)均设置有阀门。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的一种黏性非牛顿流体中固体物质运动试验装置，其特征在于：所述制成模型槽(1)的透明材料为透明有机玻璃或者透明钢化玻璃。

5.根据权利要求4中所述的一种黏性非牛顿流体中固体物质运动试验装置，其特征在于：所述短支架(8)的高度为20cm～30cm，所述长支架(7)的高度为20cm～60cm。

6.根据权利要求2中所述的一种黏性非牛顿流体中固体物质运动试验装置，其特征在于：所述传送带(5)的长度等于模型槽(1)的内径长度，传送带(5)的长度为100cm～150cm，所述传送带转轴(6)的直径为10cm～20cm。

7.一种根据权利要求1所述的黏性非牛顿流体中固体物质运动试验装置的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)根据模型槽(1)的形状和尺寸，预制若干透明玻璃颗粒(4)，预制黏性非牛顿流体的试验材料，将透明玻璃颗粒(4)放置于模型槽(1)内，将黏性非牛顿流体的试验材料放置于水箱(16)内；

2)将长支架(7)和短支架(8)的两端分别固定于模型槽(1)底部和地面，利用升降阀(12)调节长支架(7)的高度从而确定模型槽(1)底部与水平面之间的倾斜角度；

3)在模型槽(1)宽侧面布置激光仪(9)，调整反光镜(10)与激光仪(9)的相对位置，使得激光仪(9)的照射面为模型槽(1)尾侧的透明玻璃颗粒(4)的断面；在模型槽(1)的窄侧面布置自动数码相机(11)，调整自动数码相机(11)的支架高度和角度，使其镜头垂直于激光仪(9)的照射面；

4)设定自动数码相机(11)的拍摄频率，打开激光仪(9)和自动数码相机(11)，将传送带(5)接上电源并且启动传送带(5)，调节传送带(5)的转动速度；

5)打开流体入口(2)的阀门，启动与流体入口(2)相连的水泵(15)，水箱(16)内的黏性非牛顿流体的试验材料从流体入口(2)处进入模型槽(1)内，黏性非牛顿流体的试验材料在传送带(5)的带动下往模型槽(1)内尾侧移动，自动数码相机(11)按照设定的频率持续进行拍照；

6)基于观测拍摄到的图像信息，利用图像处理技术分析，获得黏性非牛顿流体中固体物质长时间尺度运动特征，及其在垂直断面空间的分布特征；

7)试验结束后，关闭激光仪(9)和自动数码相机(11)，打开流体出口(3)的阀门，启动相对应的水泵(15)，将模型槽(1)内的黏性非牛顿流体的试验材料排出至水箱(16)内，然后清洗模型槽(1)，开展下一组试验。

8.根据权利要求7所述的黏性非牛顿流体中固体物质运动试验装置的使用方法，其特征在于：所述步骤1)中黏性非牛顿流体的试验材料为浓度0.2％～2.0％的聚酯乙烯或者1:4～1:10比例用水勾兑的芦荟胶。