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专利号: 202310701576X
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:

1.一种模拟尾矿泥流流动的试验装置的控制方法,其特征在于,包括:S1.通过图像传感器对试验装置中不同转速下的实验泥流进行数据收集,再将数据传输至控制后端;

S2.通过S1收集的数据与试验装置对比得到数据图像与试验装置之间的比例尺;

S3.通过比例尺得知实验泥流的实际高度H,将得到的高度H时刻和此时刻前后两次的图像数据输入图像测速软件得到此时实验泥流的平均运动速度Vmean;

S4.对S2收集的实验泥流连续运动图像数据进行分析,得到试验泥流运动角速度ωplug,通过得到的ωplug计算得到实验泥流的运动速度Vplug;根据收集的图像数据测得实验泥流的重心与竖直方向上的夹角θ;

S5.对S3和S4中的实验泥流参数代入实验泥流的运动流态公式中,再将公式进行最小二乘法拟合处理,最终得到实验泥流的性质参数。

2.根据权利要求1所述的一种模拟尾矿泥流流动的试验装置的控制方法,其特征在于,所述试验装置包括透明水槽(1)、电机(2)、支撑架(3)、图像传感器(4)、激光发生器(5)和导光件(6);

所述透明水槽(1)包括透明水槽(1)包括水槽体(7)和盖板(8),盖板(8)通过密封圈与水槽体(7)连接后在水槽体(7)内部形成空腔(9),所述空腔(9)用于放置实验泥流和示踪粒子;

所述激光发生器(5)固定在支撑架(3)上,激光发生器(5)通过导光件(6)照射到透明水槽(1)上,导光件(6)使激光发生器(5)产生的一条激光束转化为多条激光束照射到透明水槽(1)上;所述导光件(6)固定在支撑架(3)上;

所述图像传感器(4)固定在支撑架(3)上,所述图像传感器(4)位于透明水槽(1)的一侧,图像传感器(4)用于收集透明水槽(1)中实验泥流和示踪粒子的实时状态数据;所述实验泥流和示踪粒子的实时状态数据即为S1中实验泥流数据。

3.根据权利要求2所述的一种模拟尾矿泥流流动的试验装置的控制方法,其特征在于,所述水槽体(7)包括第一圆台(10)和第二圆台(11),所述第一圆台(10)直径小于第二圆台(11),第一圆台(10)固定在第二圆台(11)顶部,第一圆台(10)与第二圆台(11)连通;所述盖板(8)通过密封圈固定在两个圆台的连接处,使第一圆台(10)内部形成空腔(9);所述盖板(8)上设有连接孔,连接孔与电机(2)活动端连接。

4.根据权利要求2所述的一种模拟尾矿泥流流动的试验装置的控制方法,其特征在于,所述图像传感器(4)为CCD相机。

5.根据权利要求2所述的一种模拟尾矿泥流流动的试验装置,其特征在于,设实验泥流在透明水槽(1)中的运动属于柱塞式流动,并且符合H‑B模型,所述H‑B的模型的本构关系为:式中,ηp为无限大粘度;τy为屈服应力;K为实验泥流流动系数; 为剪切速率;τ为剪切应力。

6.根据权利要求1所述的一种模拟尾矿泥流流动的试验装置的控制方法,其特征在于,对S2收集的实验泥流连续运动图像数据进行分析,得到平均时间间隔Δt内实验泥流的运动角位移α,角速度计算公式为:通过公式:

Vplug=ωplugr;

式中,r为第一圆台(10)半径;Vplug为实验泥流柱塞层运动速度。

7.根据权利要求2所述的一种模拟尾矿泥流流动的试验装置的控制方法,其特征在于,所述实际实验泥流的高度H包括剪切层高度y0和柱塞层高度Hplug。

8.根据权利要求7所述的一种模拟尾矿泥流流动的试验装置的控制方法,其特征在于,通过分析实验泥流的运动流态得到试验时实验泥流的实时速度v(y):当H≥y≥y0时,

当y≤y0时,

式中,H≥y≥y0;y≤y0; y0为剪切层高度;θ为实验泥流重心与透明水槽(1)圆心的连线与竖直方向的夹角;K为实验泥流流动系数;n为实验泥流流动指数;τy为屈服应力;H实验泥流流动高度;V(y)为试验时实验泥流的实时速度;ρ为实验泥流密度;g为重力加速度。

9.根据权利要求8所述的一种模拟尾矿泥流流动的试验装置的控制方法,其特征在于,将式(1)处理得到:

10.根据权利要求9所述的一种模拟尾矿泥流流动的试验装置的控制方法,其特征在于,通过实验得到的不同转速下的试验泥流的运动参数,对式(2)进行最小二乘法拟合从而得到实验泥流的流动性质参数K,n和τy的关系式,所述关系式如下:*

式中, 为试验所得的实验泥流平均速度; 为试验所得的柱塞流速度;H为试*验所得实验泥流高度;θ为试验实际实验泥流和透明水槽(1)中心连线与竖直方向的夹角;

V()表示将试验测得值代入式(2)中。