[发明专利]一种观察泥沙絮凝实验装置

说明书

本发明涉及观察泥沙絮凝实验装置，属于工程机械领域，包括第一有机玻璃管道、第二有机玻璃管道、杆网机构、观察仓、混合桶及搅拌器；观察仓设置在第一有机玻璃管道内；杆网机构包括驱动组件和多级相连接的网格，驱动组件带动杆网机构的多级网格在混合桶、第二有机玻璃管道内上下移动，从而使杠网机构实现混合桶、第二有机玻璃管道内各项同性湍流的功能；混合桶位于第二有机玻璃管道的上方，搅拌器位于混合桶内；混合桶中间设有供杆网机构穿过的通孔。本发明所产生的各向同性湍流及均匀稳定分布的絮凝体，是一种理想的絮凝实验观测对象，可以开展絮凝体粒径、强度、分形维数、沉速及絮凝平衡时间等多种科学实验。

技术领域

本发明涉及一种观察细颗粒粘性泥沙絮凝的实验装置，属于工程机械领域。

背景技术

河口悬浮细颗粒泥沙，极易絮凝形成粒径跨越几个数量级(10-6～10-3m，“海雪”可能更大)、形态各异的絮团(flocs)或聚集体(aggregates)。单个絮团可被视作内含丰富水份与孔隙，包含无机(如粘土矿物)和有机(如微生物、胞外聚合物、细菌)多源颗粒组成的、独立的微型生态系统。在局地物理、化学、生物等多种因素作用下，絮团一直处于聚并和破碎的高频变化状态，其物质组成、粒径大小、有效密度和形态结构也随之不断调整。这种多过程参与、多因素影响的本质特性给絮凝原位观测和跨学科交叉研究带来了极大的挑战；尽管如此，因絮凝始终是细颗粒泥沙研究无法回避的基本过程，且其在河口泥沙输运沉降、元素与营养盐循环、污染物迁移扩散等基础问题层面都具有十分重要的意义。

对絮团不受扰动的原位观测一直是粘性泥沙絮凝研究面临的技术瓶颈。目前主要有三种观测方式：激光衍射系统、拍照/摄像系统以及声学信号转换方法。但现场观测的结果受多种因素共同作用，难以从机理上探讨絮凝发生的基本过程。因此设计制作一种细颗粒粘性泥沙絮凝实验装置实验，在理想的各向同性湍流作用下，分别考虑各种单一的物理、化学、生物因素，或几种因素的复合作用对絮凝的影响，将可以深刻地揭示絮凝的基本过程与机制，为絮凝的现场观测与群体平衡模拟提供有益的指导。

发明内容

为了解决现有研究方法难以实现多因素作用下絮团演化过程及驱动机制研究的问题，本发明提供一种观察泥沙絮凝实验装置，该实验装置高度切合河口水流内部流态特征，所产生的湍流流态、絮凝驱动因素和絮凝体结构特征，是河口水流内部真实环境的高度仿真，可为细颗粒粘性泥沙絮凝现场观测结果提供机制分析的思路与途径。

本发明的技术方案是：一种观察泥沙絮凝实验装置，包括第一有机玻璃管道、第二有机玻璃管道、杆网机构、观察仓、混合桶及搅拌器；第二有机玻璃管道与第一有机玻璃管道连接；观察仓设置在第一有机玻璃管道内；杆网机构包括驱动组件和多级相连接的网格，驱动组件与第一网格连接，多级网格之间相互连接；驱动组件带动杆网机构的多级网格在混合桶、第二有机玻璃管道内上下移动，从而使杠网机构实现混合桶、第二有机玻璃管道内各项同性湍流的功能；混合桶位于第二有机玻璃管道的上方，搅拌器位于混合桶内；混合桶中间设有供杆网机构穿过的通孔。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：

本发明提出的观察泥沙絮凝实验装置，高度切合河口水流内部流态特征，实验装置所产生的湍流流态、絮凝驱动因素和絮凝体结构特征，是河口水流内部真实环境的高度仿真，可发为泥沙絮凝现场观测结果提供机制分析的思路与途径，解决了现有研究方法难以实现多因素作用下絮团演化过程及驱动机制研究的问题。

附图说明

图1是本发明实施例中实验装置的整体结构示意图；

图2是本发明实施例中支撑机构的结构示意图；

图3是本发明实施例中观察仓的结构示意图，其中(1)为观察仓与第一有机玻璃管道组装后的整体结构示意图，(2)为观察仓本体的结构示意图，(3)为观察仓上有机玻璃棒、拨动器等的结构示意图；

图4是本发明实施例中杆网机构及其驱动的结构示意图；