一种暗管滤层微观模型结构制造技术

本实用新型专利技术专利公开了一种暗管滤层微观模型结构，该结构由Flexdym材料和光学玻璃键合而成，形成不同直径的柱体模拟土壤颗粒、滤层颗粒和暗管管壁，各柱体间的孔隙通道连通，用于模拟土壤水流经通道。根据土壤水流经土壤、滤层、暗管的路径，设置6层孔隙主体结构，分别为第一土壤层、第一滤层、第二滤层、第三滤层、暗管和第二土壤层，各层边缘依据附图中结构相接触且各层之间的孔隙连通。本实用新型专利技术使用Flexdym材料代替传统的PDMS材料，具有加工时间短，制作工艺简单，成型快、能反映暗管周围土壤水入渗流特性的优点，为微观尺度模拟、研究土壤水在土壤

【技术实现步骤摘要】
一种暗管滤层微观模型结构


[0001]本技术涉及农田暗管排水
，更具体地说是涉及一种暗管滤层微观模型结构。

技术介绍

[0002]大量研究表明，流体在多孔介质中的宏观扩散和混合最终由孔隙尺度上的过程控制。因此微观孔隙结构是影响渗流的本质，也是影响土壤水在多孔介质中的渗流路径的根本原因。在农田暗管排水结构中，滤料粒径与滤层结构的选择直接影响渗流特征、流态和导流效果。因此，要找到滤料滤径和滤层结构的设计方法，须从微观角度研究清楚土壤
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滤层
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暗管组成的多孔介质结构对流态形成的影响机制，才能为暗管排水技术设计提供更充分的理论依据。微流控模型的透明、可视性为该问题的微观机理研究提供了研究途径。研究人员可以根据研究需要，模拟不同滤径滤料组成的孔隙系统对暗管排水效果的影响，借助电镜、PIV(粒子图像测速法)或者CT(电子计算机断层扫描)技术，观测孔隙通道内多相流体的分布和流动情况。
[0003]因此，如何提供一种加工时间短，制作工艺较为简单，成型快并且能保证所构建模型的精确度的暗管滤层微观模型结构是本领域亟需解决的技术问题之一。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本技术提供了一种暗管滤层微观模型结构，该结构由Flexdym材料和光学玻璃键合而成，形成不同直径的柱体模拟土壤颗粒、滤层颗粒和暗管管壁，各柱体间的孔隙通道连通，用于模拟土壤水流经通道；根据土壤水流经土壤、滤层、暗管的路径，分为6层结构，目的就是为了解决上述之不足而提供。
[0005]为解决上述技术问题，本技术采取了如下技术方案：
[0006]一种暗管滤层微观模型结构，包括主体，所述主体为6层结构，分别为第一土壤层、第一滤层、第二滤层、第三滤层、第二土壤层和暗管，所述主体结构前后两部分为第一土壤层和第二土壤层，且所述第一土壤层和所述第二土壤层边缘部分相接触；所述第一土壤层和所述第二土壤层之间还依次连通有第一滤层、第二滤层和第三滤层；所述暗管设置在所述第一土壤层和所述第二土壤层之间，且所述暗管均与所述第一滤层、所述第二滤层、所述第三滤层和所述第二土壤层相接触且连通。
[0007]优选地，所述主体内位于第一土壤层上方设置有进水口。
[0008]优选地，所述暗管外壁上设置有多个暗管排水口，所述暗管通过多个所述暗管排水口与所述第一滤层、所述第二滤层、所述第三滤层以及第二土壤层连通。
[0009]优选地，所述主体上层结构采用Flexdym模型，下层结构采用光学玻璃底板，并通过采用热粘合技术将所述Flexdym模型和所述光学玻璃底板键合。
[0010]优选地，在所述Flexdym模型结构和所述光学玻璃底板的键合界面由多个不同直径柱体形成用于模拟土壤颗粒、滤层颗粒和暗管管壁，各柱体间的孔隙通道模拟土壤水流
经通道；根据土壤水流经土壤、滤层、暗管的路径，设置孔隙结构主体。
[0011]该微观模型结构的Flexdym模型结构、玻璃光学玻璃底板具有一定的斥水性，微流控模型无法依靠基质吸力将水渗吸到孔隙当中，因此须要额外的动力系统进行加压，使水流在微流控中运移；在使用该模型时，可以微量注射泵作为动力系统，通过微流体管连接注射器和微流控进水口，将染色液体或者荧光液体以0.1ml/min
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600ml/h的流量注入到微流控模型，染色液体通过透明孔隙通道从暗管排水口流出。结合电镜、PIV(粒子图像测速法)或者CT(电子计算机断层扫描)等技术，即可观测透明孔隙通道内多相流体的分布和流动情况并提取图像进行微观机制分析。
[0012]本技术相对于现有技术取得了以下效果：
[0013]本技术使用Flexdym材料代替传统的PDMS材料，在与PDMS材料具有相似物理性质时的同时，具有加工时间短，制作工艺较为简单，成型快的优点，并且能保证所构建模型的精确度。为暗管滤层中的流体运移规律研究提供微观机制研究方法。从微观尺度模拟土壤水在土壤
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滤层
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暗管所形成的复杂多孔介质中的流态和排放过程，为研究其中的排水机制和绕流问题提供了新的试验模型。
附图说明
[0014]图1为本技术一种暗管滤层微观模型结构的俯视图；
[0015]图2为本技术一种暗管滤层微观模型结构的不带Flexdym模型固定后暗管滤层微观模型结构横截面图；
[0016]图3为本技术一种暗管滤层微观模型结构的.Flexdym模型固定后暗管滤层微观模型结构横截面图；
[0017]图中：1、主体；12、进水口；101、光学玻璃底板；102、Flexdym模型；2、第一土壤层；3、第一滤层；4、第二滤层；5、第三滤层；6、第二土壤层；7、暗管；71、暗管排水口。
[0018]W、W1、h、D为描述孔隙结构几何参数；其中：W、孔隙距离；W1、孔隙喉道宽度；h、喉道深度；D、颗粒直径。
具体实施方式
[0019]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0020]实施例
[0021]参照图1
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3所示一种暗管滤层微观模型结构，包括主体1，所述主体1为6层结构，分别为第一土壤层2、第一滤层3、第二滤层4、第三滤层5、第二土壤层6和暗管7，所述主体1结构前后两部分为第一土壤层2和第二土壤层6，且所述第一土壤层2和所述第二土壤层6边缘部分相接触；所述第一土壤层2和所述第二土壤层6之间还依次连通有第一滤层3、第二滤层4和第三滤层5；所述暗管7设置在所述第一土壤层2和所述第二土壤层6之间，且所述暗管7均与所述第一滤层3、所述第二滤层4、所述第三滤层5和所述第二土壤层6相接触且连通。
[0022]所述主体1内位于第一土壤层2上方设置有进水口12。所述暗管7外壁上设置有多
个暗管排水口71，所述暗管7通过多个所述暗管排水口71与所述第一滤层3、所述第二滤层4、所述第三滤层5以及第二土壤层6连通。
[0023]本实施中，所述主体1上层结构采用Flexdym模型102，下层结构采用光学玻璃底板101，并通过采用热粘合技术将所述Flexdym模型102和所述光学玻璃底板101键合。
[0024]本实施例中，在Flexdym模型结构102和所述光学玻璃底板101的键合界面由多个不同直径柱体用于模拟土壤颗粒、滤层颗粒和暗管管壁，各柱体间的孔隙通道模拟土壤水流经通道；根据土壤水流经土壤、滤层、暗管的路径，设置孔隙结构主体。
[0025]本实施例中，第一土壤层2、第一滤层3、第二滤层4、第三滤层5、第二土壤层6和暗管内均设置有多个柱体，柱体之间的几何关系根据研究需求确定，各柱体间的空隙为流体流通通道；如图2所示。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种暗管滤层微观模型结构，包括主体(1)，其特征在于，所述主体(1)为6层孔隙主体结构，分别为第一土壤层(2)、第一滤层(3)、第二滤层(4)、第三滤层(5)、第二土壤层(6)和暗管(7)；所述主体(1)结构前后两部分为所述第一土壤层(2)和所述第二土壤层(6)，且所述第一土壤层(2)和所述第二土壤层(6)边缘部分相接触；所述第一土壤层(2)和所述第二土壤层(6)之间还依次连通有所述第一滤层(3)、所述第二滤层(4)和所述第三滤层(5)；所述暗管(7)设置在所述第一土壤层(2)和所述第二土壤层(6)之间，且所述暗管(7)均与所述第一滤层(3)、所述第二滤层(4)、所述第三滤层(5)和所述第二土壤层(6)相接触且连...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈雨杰，李玉芳，赵涛，王思佳，李春磊，丁小强，许翼飞，王春霞，龚萍，杨海梅，
申请(专利权)人：石河子大学，
类型：新型
国别省市：