一种溃坝实验装置

1.本文涉及溃坝实验设备技术领域，尤指一种溃坝实验装置。


背景技术：

2.当前进行颗粒流实验研究的溃坝实验装置，其溃坝闸门的驱动方式为落锤驱动与重力驱动，此驱动方式保证了溃坝闸门开启短暂瞬间力的不变性。但是，在溃坝闸门开启时，颗粒溃流上扬问题比较明显，这无疑会影响颗粒流动状态。


技术实现要素：

3.分析研究发现：相关技术的驱动方式，溃坝闸门开启速度的均匀性比较差，此为颗粒流实验研究中颗粒溃流上扬问题比较明显的原因。
4.本技术提供了一种溃坝实验装置，能够在溃坝闸门开启时改善颗粒溃流上扬问题，可达到提升颗粒流动状态的目的。
5.本发明实施例提供的溃坝实验装置，包括：水槽，所述水槽包括底壁、第一侧壁、第二侧壁和第三侧壁，所述第一侧壁和所述第二侧壁左右相对设置，所述第三侧壁位于第一侧壁和第二侧壁之间；安装架，设置在所述水槽上；溃坝闸门，位于所述第一侧壁和所述第二侧壁之间、并可上下移动地安装在所述安装架上，所述溃坝闸门关闭时，所述溃坝闸门和所述第三侧壁之间形成存储区；和弹簧驱动机构，设置在所述安装架和所述溃坝闸门之间，用于改善所述溃坝闸门开启速度的均匀性。
6.在一示例性实施例中，所述弹簧驱动机构包括开启弹簧和制动弹簧，在所述溃坝闸门打开后，所述开启弹簧用于驱动所述溃坝闸门向上移动，所述制动弹簧用于阻碍所述溃坝闸门向上移动，以实现改善所述溃坝闸门开启速度的均匀性。
7.在一示例性实施例中，所述安装架具有第一横梁和立设的导轨柱，所述第一横梁的两端固定在所述第一侧壁和所述第二侧壁上，所述导轨柱的下端固定在所述第一横梁上、上端设置有阻挡部，所述溃坝闸门的一侧设置有配合凸块，所述配合凸块、所述开启弹簧和所述制动弹簧均套装在所述导轨柱上，且所述开启弹簧位于所述第一横梁和所述配合凸块之间，所述制动弹簧位于所述阻挡部和所述配合凸块之间。
8.在一示例性实施例中，所述溃坝实验装置还包括：闸门开启件，位于所述配合凸块和所述开启弹簧之间、并套装在所述导轨柱上；和锁合件，固定在所述第一横梁上，用于在溃坝闸门关闭时锁定所述闸门开启件。
9.在一示例性实施例中，所述锁合件上设置有卡槽，所述闸门开启件的远离所述导轨柱的一端卡装锁定在所述卡槽内。
10.在一示例性实施例中，所述溃坝实验装置还包括：安装件，固定在所述第一横梁上，所述锁合件固定在所述安装件上。
11.在一示例性实施例中，所述第一横梁可前后移动地进行固定安装，以实现调整所述存储区前后方向的尺寸。
12.在一示例性实施例中，所述第三侧壁为固定闸门。
13.在一示例性实施例中，所述溃坝实验装置还包括：第二横梁，固定在所述水槽上，所述固定闸门固定在所述第二横梁上。
14.在一示例性实施例中，所述第二横梁可前后移动地进行固定安装，以实现调整所述存储区前后方向的尺寸。
15.本发明实施例提供的溃坝实验装置，水槽包括底壁、第一侧壁、第二侧壁和第三侧壁，第一侧壁和第二侧壁左右相对设置，第三侧壁位于第一侧壁和第二侧壁之间，安装架设置在水槽上，溃坝闸门位于第一侧壁和第二侧壁之间、并可上下移动地安装在安装架上，溃坝闸门关闭时，溃坝闸门和第三侧壁之间形成用于存放颗粒流的存储区，弹簧驱动机构设置在安装架和溃坝闸门之间，溃坝闸门开启时，弹簧驱动机构的缓冲作用能够改善溃坝闸门开启速度的均匀性，使得溃坝闸门开启速度更为均匀，有效改善溃坝闸门开启时存储区内颗粒溃流上扬问题，从而达到提升颗粒流动状态的目的。
16.本技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术而了解。本技术的其他优点可通过在说明书以及附图中所描述的方案来实现和获得。
附图说明
17.附图用来提供对本技术技术方案的理解，并且构成说明书的一部分，与本技术的实施例一起用于解释本技术的技术方案，并不构成对本技术技术方案的限制。
18.图1为本技术一实施例所述的溃坝实验装置的立体结构示意图；
19.图2为图1所示溃坝实验装置的左视结构示意图；
20.图3为图1中安装架、溃坝闸门和弹簧驱动机构相组装后的立体结构示意图。
21.其中，图1至图3中附图标记与部件名称之间的对应关系为：
22.100水槽，110第一侧壁，120第二侧壁，200溃坝闸门，310开启弹簧，320制动弹簧，410第一横梁，420导轨柱，421阻挡部，500连接板，510配合凸块，610闸门开启件，620锁合件，630安装件，710固定闸门，720第二横梁，730连接件，800框架，820导轨，900存储区，1000角钢。
具体实施方式
23.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
24.本发明实施例提供的溃坝实验装置，如图1至图3所示，包括：水槽100，水槽100包括底壁、第一侧壁110、第二侧壁120和第三侧壁，第一侧壁110和第二侧壁120左右相对设置，第三侧壁位于第一侧壁110和第二侧壁120之间；安装架，设置在水槽100上；溃坝闸门200，位于第一侧壁110和第二侧壁120之间、并可上下移动地安装在安装架上，溃坝闸门200关闭时，溃坝闸门200和第三侧壁之间形成存储区900；和弹簧驱动机构，设置在安装架和溃坝闸门200之间，用于改善溃坝闸门200开启速度的均匀性。
25.该溃坝实验装置，水槽100包括底壁、第一侧壁110、第二侧壁120和第三侧壁，第一
侧壁110和第二侧壁120左右相对设置，第三侧壁位于第一侧壁110和第二侧壁120之间，安装架设置在水槽100上，溃坝闸门200位于第一侧壁110和第二侧壁120之间、并可上下移动地安装在安装架上，溃坝闸门200关闭时，溃坝闸门200和第三侧壁之间形成用于存放颗粒流的存储区900，弹簧驱动机构设置在安装架和溃坝闸门200之间，溃坝闸门200开启时，弹簧驱动机构的缓冲作用能够改善溃坝闸门200开启速度的均匀性，使得溃坝闸门200开启速度更为均匀，有效改善溃坝闸门200开启时存储区900内颗粒溃流上扬问题，从而达到提升颗粒流动状态的目的。
26.在一示例性实施例中，如图1至图3所示，弹簧驱动机构包括开启弹簧310和制动弹簧320，在溃坝闸门200打开后，开启弹簧310用于驱动溃坝闸门200向上移动，制动弹簧320用于阻碍溃坝闸门200向上移动，这样溃坝闸门200开启过程的速度时间曲线更为平缓，溃坝闸门200开启速度的均匀性更好，实验可重复性更胜一筹。
27.可以是，制动弹簧320设置为在溃坝闸门200的整个开启过程中均阻碍溃坝闸门200向上移动；或者可以是，制动弹簧320设置为仅在溃坝闸门200的整个开启过程的后段阻碍溃坝闸门200向上移动；本领域技术人员可以根据需要进行合理设定，以上均可实现本技术的目的，其宗旨未脱离本发明的设计思想，在此不再赘述，均应属于本技术的保护范围内。
28.示例地，如图1至图3所示，安装架具有左右布置的第一横梁410和上下布置的导轨柱420，第一横梁410的一端固定在第一侧壁110的上部、另一端固定在第二侧壁120的上部，导轨柱420的下端固定在第一横梁410上、上端设置有阻挡部421，溃坝闸门200的一侧设置有配合凸块510，配合凸块510可上下移动地套装在导轨柱420上，开启弹簧310和制动弹簧320也套装在导轨柱420上，而且开启弹簧310位于第一横梁410和配合凸块510之间，制动弹簧320限位在阻挡部421和配合凸块510之间。可以是，溃坝闸门200的上部固定有连接板500，配合凸块510位于溃坝闸门200的一侧上方、并设置在连接板500上。
29.示例地，如图1至图3所示，溃坝实验装置还包括：闸门开启件610，位于配合凸块510和开启弹簧310之间、并套装在导轨柱420上，即开启弹簧310位于第一横梁410和闸门开启件610之间；和锁合件620，位于第一横梁410的上方、并固定在第一横梁410上，用于在溃坝闸门200关闭时锁定闸门开启件610。即：驱动闸门开启件610向下移动，闸门开启件610克服开启弹簧310的弹力，开启弹簧310被压缩，使得溃坝闸门200向下移动至关闭时，将闸门开启件610锁定在锁合件620上，保持溃坝闸门200关闭。需要开启溃坝闸门200时，解锁闸门开启件610和锁合件620，开启弹簧310通过复位来驱动溃坝闸门200向上移动，制动弹簧320阻碍溃坝闸门200向上移动，在开启弹簧310和制动弹簧320的共同作用下，溃坝闸门200开启过程的速度时间曲线更为平缓，溃坝闸门200开启速度的均匀性更好，实验可重复性更胜一筹。
30.当然，也可以是，闸门开启件安装在连接板上；还可以是，闸门开启件安装在溃坝闸门上；以上均可实现本技术的目的，其宗旨未脱离本发明的设计思想，在此不再赘述，均应属于本技术的保护范围内。
31.示例地，如图1至图3所示，锁合件620上设置有卡槽，卡槽的槽口朝向一侧，闸门开启件610下移至卡槽所在的水平面时，闸门开启件610的远离导轨柱420的一端朝向卡槽进行水平转动，使得闸门开启件610的远离导轨柱420的一端自卡槽的槽口卡入卡槽内进行锁
定。
32.示例地，如图1至图3所示，溃坝实验装置还包括：安装件630，安装件630的下端固定在第一横梁410上，锁合件620固定在安装件630的上端。安装件630可以设置为安装柱。
33.示例地，如图1和图2所示，第三侧壁设置为固定闸门710，固定闸门710位于溃坝闸门200的上游。
34.示例地，如图1和图2所示，溃坝实验装置还包括：第二横梁720，其一端固定在第一侧壁110的上部、另一端固定在第二侧壁120的上部，固定闸门710固定在第二横梁720上。可以是，固定闸门710的上部通过连接件730固定在第二横梁720上。
35.对于二维颗粒坍塌问题，颗粒流的初始宽高比与颗粒流运动最终距离、堆积高度、运动时间等特征结果关系，能够为学者们了解颗粒坍塌流动的基本运动性质和数值模型验证提供数据支撑。示例地，第一横梁410和第二横梁720均设置为可前后移动地进行固定安装，以实现调整存储区900前后方向的宽度尺寸，使得调节溃坝实验宽度的时间成本大大降低，避免了不同高宽比实验对于实验器材的浪费，相比于传统的实验方法更为高效便捷。
36.示例地，如图1至图3所示，溃坝实验装置还包括：框架800，水槽100安装在框架800内，框架800的左侧和右侧均设置有前后布置的导轨810，第一横梁410的两端和第二横梁720的两端均通过角钢1000可移动地固定在两导轨810上。
37.综上所述，本发明实施例提供的溃坝实验装置，水槽包括底壁、第一侧壁、第二侧壁和第三侧壁，第一侧壁和第二侧壁左右相对设置，第三侧壁位于第一侧壁和第二侧壁之间，安装架设置在水槽上，溃坝闸门位于第一侧壁和第二侧壁之间、并可上下移动地安装在安装架上，溃坝闸门关闭时，溃坝闸门和第三侧壁之间形成用于存放颗粒流的存储区，弹簧驱动机构设置在安装架和溃坝闸门之间，溃坝闸门开启时，弹簧驱动机构的缓冲作用能够改善溃坝闸门开启速度的均匀性，使得溃坝闸门开启速度更为均匀，有效改善溃坝闸门开启时存储区内颗粒溃流上扬问题，从而达到提升颗粒流动状态的目的。
38.在本发明中的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“一侧”、“另一侧”、“一端”、“另一端”、“边”、“相对”、“四角”、“周边”、
““
口”字结构”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的结构具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
39.在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“直接连接”、“间接连接”、“固定连接”、“安装”、“装配”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；术语“安装”、“连接”、“固定连接”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
40.虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定为准。