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专利号: 2022108692058
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-27
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种水载微颗粒运移过程可视化仿真实验系统,其特征在于:包括注液调控单元、试样固定单元、测距成像单元和数据监测单元;

所述注液调控单元包括配液箱(1)、变压调频泵(4)和注水管路(3),所述试样固定单元包括透明模具(8)和底座(6),所述透明模具(8)为上端开口的中空结构,透明模具(8)固定在底座(6)上方,透明模具(8)内用于放置煤块试样(11),在底座(6)的底面四角各设有一角度调节柱(7),底座(6)上还设有震动块(9),在透明模具(8)的左侧壁上开设有进水口、右侧壁上开设有出水口,所述配液箱(1)通过注水管路(3)与变压调频泵(4)相连,所述变压调频泵(4)通过注水管路(3)与透明模具(8)的进水口相连,透明模具(8)的出水口连接有出水管路;

所述测距成像单元包括支架(10)、快速相机(15)和两组激光测距仪(14),所述支架(10)围绕底板(6)架设,快速相机(15)和两组激光测距仪(14)均安装在支架(10)顶端,两组激光测距仪(14)能进行煤块试样(11)上渗流通道(101)宽度的三角测距,快速相机(15)能对煤块试样(11)进行整体结构高清成像;所述数据监测单元包括计算机(12)和数据采集器(11),在透明模具(8)进水口处和出水口处的管路上均设有流量计(5),所述变压调频泵(4)、两流量计(5)、两组激光测距仪(14)、快速相机(15)均与数据采集器(13)电连接,数据采集器(13)与计算机(12)电连接。

2.根据权利要求1所述的水载微颗粒运移过程可视化仿真实验系统,其特征在于:在配液箱(1)内设置有自动搅拌装置(2)。

3.根据权利要求1所述的水载微颗粒运移过程可视化仿真实验系统,其特征在于:所述支架(10)包括两门型架,两门型架在顶部通过两对角支架连成一个整体,所述快速相机(15)安装在两对角支架的交汇点处,两组激光测距仪(14)各自对应一个门型架安装,每组激光测距仪(14)均安装在门型架的横梁上。

4.根据权利要求1所述的水载微颗粒运移过程可视化仿真实验系统,其特征在于:所述透明模具(8)和底板均由高透明玻璃板制作而成。

5.一种水载微颗粒运移过程可视化仿真实验方法,其特征在于:基于权利要求1—4任一项所述的水载微颗粒运移过程可视化仿真实验系统,实验方法包括以下步骤:S1、选取煤块试样(11),在煤块试样(11)表面开设渗流通道(101);

S2、将煤块试样(11)放置于透明模具(8)内,使煤块试样(11)的渗流通道(101)与透明模具(8)的进水口和出水口连通,煤块试样(11)周围通过凝胶填充固定;

S3、在配液箱(1)中加入煤粒与水混合形成混合液,混合液通过注水管路(3)依次通过变压调频泵(4)、煤块试样(11)表面的渗流通道(101),最后通过出水管路排出;

S4、两组激光测距仪(14)利用三角法激光测距原理,进行渗流通道(101)宽度三角测距,同时利用快速相机(15)进行整体结构高清成像,结合分形盒维数法获得煤块试样(11)表面渗流通道(101)面积占比以及分形维数变化规律;通过数据采集器(13)自动记录和储存对应数据,并通过计算机(12)分析;实现对颗粒阻塞效应下渗流通道(101)的全过程定量表征,明确不同因素对渗流通道(101)形态演化的作用机理,依据进/出水口流量实时监测数据,阐明颗粒阻塞各阶段对于渗流通道(101)内水渗流状况的影响机理。

6.根据权利要求5所述的水载微颗粒运移过程可视化仿真实验方法,其特征在于:在步骤S3中,选取不同粒径的煤粒与水混合形成混合液,一种粒径的煤粒对应一次上述实验。

7.根据权利要求5所述的水载微颗粒运移过程可视化仿真实验方法,其特征在于:在步骤S3中,水与煤粒能按不同的质量比进行配置,一种质量比对应一次上述实验。

8.根据权利要求5所述的水载微颗粒运移过程可视化仿真实验方法,其特征在于:在步骤S3中,变压调频泵(4)能调节注液流速和时长。

9.根据权利要求5所述的水载微颗粒运移过程可视化仿真实验方法,其特征在于:在步骤S3中,利用角度调节柱(7)能调整底板(6)的角度,从而调节煤块试样(11)的角度。

10.根据权利要求5所述的水载微颗粒运移过程可视化仿真实验方法,其特征在于:在步骤S3中,震动器(9)能激励底板(6)震动,从而带动煤块试样(11)震动。