[发明专利]泥沙颗粒沉积模拟试验装置和方法

摘要

本发明提供了一种泥沙颗粒沉积模拟试验装置和方法，将用于模拟泥沙颗粒的吸水珠加入试验水槽中平行的两块玻璃板之间，并采用动力装置控制两块平行玻璃板左右摆动，使吸水珠随玻璃板的摆动而运动，模拟泥沙颗粒沉积过程中的受力环境，突破了泥沙颗粒沉积规律研究的时间尺度的限制，另外，激光器发出的激光束经过横向凹透镜、纵向短焦凹透镜、纵向长焦凹透镜、折射镜、三角透镜处理后，转换成片光照射吸水珠和示踪粒子，得到位移图像，处理后得到吸水珠缝隙的水速度场及吸水珠的位移场，利用上述光路减少了片光的杂散光，使得图像更清晰，进而使最终得到的计算结果更准确。

主权项

1.一种泥沙颗粒沉积模拟试验装置，其特征在于，包括：试验水槽、动力装置以及测量装置；所述试验水槽中设置有两块玻璃板以及位于两块所述玻璃板之间的若干吸水珠及示踪粒子；所述玻璃板与所述试验水槽的底部始终接触，并且所述玻璃板长度等于所述试验水槽的宽度；所述动力装置连接两块所述玻璃板，可带动两块所述玻璃板同步摆动，两块所述玻璃板在摆动过程中始终相互平行；所述测量装置包括：激光粒子成像装置，用于获取所述吸水珠及示踪粒子的位移图像；PC，连接所述激光粒子成像装置，接收所述位移图像，并根据所述位移图像计算所述吸水珠缝隙的水速度场及所述吸水珠的位移场；其中，所述激光粒子成像装置包括：激光器、光学转换装置以及高速相机；所述光学转换装置设置于所述激光器与所述试验水槽之间，用于将所述激光束转换成片光，以照射所述吸水珠和所述示踪粒子；所述光学转换装置包括：沿光路方向依次设置的纵向短焦凹透镜、横向凹透镜、折射镜、纵向长焦凹透镜以及三角透镜；所述纵向短焦凹透镜用于对激光光束纵向聚焦；所述横向凹透镜用于对纵向聚焦之后的激光光束进行横向聚焦；所述折射镜用于将横向聚焦之后的激光光束折射至所述纵向长焦凹透镜；所述纵向长焦凹透镜用于对折射之后的激光光束进行纵向聚焦；所述三角透镜用于对纵向聚焦之后的激光光束进行扩散，得到所述片光。