【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及物料团运动特性测试，特别涉及一种管道气力输送物料团运动轨迹及破碎状态模拟装置及方法。
技术介绍
1、气力管道输送是常见的物料输送方式。在地下工程巷道支护中，常用气力管道输送混凝土物料、黄土物料及充填物等。潮式混凝土等物料容易呈料团的形式出现，料团在管道输送过程中，撞击管道内壁，出现料团破碎、管道磨损等情况。专利cn201810060762.9公开了一种微细颗粒高速撞击流道壁面的反弹特性测试试验系统，包括试验腔、颗粒入射系统、靶材试件定位装置、光源系统、抽真空系统、光学测试系统以及用于控制光源系统及光学测试系统的同步控制系统；该系统能同步获取颗粒形状、尺寸及撞击壁面前后的平移及旋转速度，但不能准确描述颗粒的撞击位置和撞击力的大小。
技术实现思路
1、针对上述现有技术中存在的问题，本专利技术旨在提供一种管道气力输送物料团运动轨迹及破碎状态模拟装置及方法，以追踪探测物料团在管道中的运输轨迹和破碎情况。
2、为了实现上述目的，本专利技术提出了一种管道气力输送物料团运动轨迹及破碎状态模拟装置，包括测试管道和计算机，所述测试管道横向布设，所述测试管道为套管结构，包括内管和外管，所述内管和外管之间通过若干周向均布的隔板连接，所述隔板轴向延伸，从而将内管与外管之间的空间分隔为若干个气流通道，所述外管为硬性材质，所述隔板与内管为弹性材质，所述气流通道的前端口为测试气流入口，所述内管的前端口为气送物料团入口，在每个气流通道的后端均设有一个脉冲传感器，所述脉冲传感器镶嵌在外管上
3、上述方案中：所述隔板与内管通过具有弹性的高分子聚合物浇筑或压铸一体成型，隔板与内管均为弹性材质，一体成型加工方便。
4、上述方案中：所述隔板与外管通过密封胶连接或者通过热缩方式密封连接。
5、上述方案中：还包括高速摄像机，所述高速摄像机设置于测试管道的侧方。
6、本专利技术还提出了一种管道气力输送物料团运动轨迹及破碎状态模拟方法，基于上述的管道气力输送物料团运动轨迹及破碎状态模拟装置，包括以下步骤：
7、s1、利用计算机对压力的脉冲信号进行标定，包括颗粒或物料团撞击内管压力脉冲大小的标定和压力位置的标定，压力位置分为横向位置和径向位置；
8、1)在测试气流入口处，向各个气流通道中通入均匀的测试气流，计算机通过脉冲传感器记录各个气流通道的脉冲信号作为基础脉冲信号；
9、2)在气送物料团入口处，采用不同风速工况分别气力输送不同颗粒特性的颗粒球，颗粒球会撞击内管，使内管发生形变，从而能引起对应气流通道内的气流发生变化，通过对应气流通道内的脉冲传感器能检测到异样脉冲信号，根据颗粒球撞击的具体气流通道能实现撞击径向位置的判断，颗粒球撞击内管地点距离脉冲传感器的长短会引起脉冲信号的差异，利用该差异能判断颗粒球撞击的轴向位置；
10、分别记录不同风速工况输送不同颗粒特性的颗粒球的脉冲信号，然后统一除以基础脉冲信号得到样本数据；
11、3)将样本数据输入计算机，利用“人工神经网络”或“支持向量机”算法优化程序进行样本训练，构建出用于标定某一特性颗粒在某一输送速度下，撞击某一气流通道的位置和压力大小数据库；
12、s2、气力输送物料团撞击位置及破碎测量；
13、1)在测试气流入口处，继续向各个气流通道中通入均匀的测试气流；
14、2)在气送物料团入口处，输送待测的物料团，物料团在内管内产生冲击和摩擦，内管对应位置处产生较大的凹陷，由此产生的脉冲信号被脉冲传感器获取，输入计算机进行数据库匹配得到具体位置和压力大小。
15、上述方案中：在时间轴线上，通过脉冲传感器获取脉冲信号的大小和时间前后能得到物料团分散的时间和分散后的大小。
16、上述方案中：不同颗粒特性包括粒径不同、密度不同和形状不同。
17、本专利技术的有益效果是：
18、1、不用布满密集的压力传感器来实时监测压力信号，节省了大量压力传感器后期维护的费用，仅通过在各气流通道的出口端布置流量或脉动传感器即可。
19、2、突破了仅通过高速摄像机捕捉定位的局限性，通过脉动传感器既可以得到压力在管道的位置，又可以得到物料团撞击力的大小，尤其是获得物料团破碎的时间和大小。
20、3、通过人工神经网络或支持向量机训练样本后，构建的数据库可以实现不同输送速度下不同尺寸、密度、形状等特征颗粒团的管道输送特性分析，获取物料颗粒的碰撞压力、破碎时间地点等信息。
21、4、巧妙地运用了气流在不同管道截面产生的气流脉冲信号差异(以及气流脉冲信号的传输距离延迟程度)实现对颗粒撞击位置、破碎位置和压力大小的获取。
22、5、颗粒或物料团撞击管壁凹陷深度，既可以用于表征颗粒的撞击压力的大小，又可以表示摩擦的大小，可实现精准定位。
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1.一种管道气力输送物料团运动轨迹及破碎状态模拟装置，包括测试管道(1)和计算机，所述测试管道(1)横向布设，其特征在于：所述测试管道(1)为套管结构，包括内管(2)和外管(3)，所述内管(2)和外管(3)之间通过若干周向均布的隔板(4)连接，所述隔板(4)轴向延伸，从而将内管(2)与外管(3)之间的空间分隔为若干个气流通道(5)，所述外管(3)为硬性材质，所述隔板(4)与内管(2)为弹性材质，所述气流通道(5)的前端口为测试气流入口(A)，所述内管(2)的前端口为气送物料团入口(B)，在每个气流通道(5)的后端均设有一个脉冲传感器(6)，所述脉冲传感器(6)镶嵌在外管(3)上，且位于相邻两隔板(4)之间的中部，每个脉冲传感器(6)均通过导线(7)与计算机电连接。
2.根据权利要求1所述的管道气力输送物料团运动轨迹及破碎状态模拟装置，其特征在于：所述隔板(4)与内管(2)通过具有弹性的高分子聚合物浇筑或压铸一体成型。
3.根据权利要求1所述的管道气力输送物料团运动轨迹及破碎状态模拟装置，其特征在于：所述隔板(4)与外管(3)通过密封胶连接或者通过热缩方式密
4.根据权利要求1所述的管道气力输送物料团运动轨迹及破碎状态模拟装置，其特征在于：还包括高速摄像机，所述高速摄像机设置于测试管道(1)的侧方。
5.一种管道气力输送物料团运动轨迹及破碎状态模拟方法，其特征在于：基于权利要求1—4任一项所述的管道气力输送物料团运动轨迹及破碎状态模拟装置，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的管道气力输送物料团运动轨迹及破碎状态模拟方法，其特征在于：在时间轴线上，通过脉冲传感器(6)获取脉冲信号的大小和时间前后能得到物料团(8)分散的时间和分散后的大小。
7.根据权利要求5所述的管道气力输送物料团运动轨迹及破碎状态模拟方法，其特征在于：不同颗粒特性包括粒径不同、密度不同和形状不同。
...【技术特征摘要】
1.一种管道气力输送物料团运动轨迹及破碎状态模拟装置，包括测试管道(1)和计算机，所述测试管道(1)横向布设，其特征在于：所述测试管道(1)为套管结构，包括内管(2)和外管(3)，所述内管(2)和外管(3)之间通过若干周向均布的隔板(4)连接，所述隔板(4)轴向延伸，从而将内管(2)与外管(3)之间的空间分隔为若干个气流通道(5)，所述外管(3)为硬性材质，所述隔板(4)与内管(2)为弹性材质，所述气流通道(5)的前端口为测试气流入口(a)，所述内管(2)的前端口为气送物料团入口(b)，在每个气流通道(5)的后端均设有一个脉冲传感器(6)，所述脉冲传感器(6)镶嵌在外管(3)上，且位于相邻两隔板(4)之间的中部，每个脉冲传感器(6)均通过导线(7)与计算机电连接。
2.根据权利要求1所述的管道气力输送物料团运动轨迹及破碎状态模拟装置，其特征在于：所述隔板(4)与内管(2)通过具有弹性的高分子聚合物浇筑或压铸一体成...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐翠翠，侯玉洁，于小童，杨建伟，刘国明，张艺臻，刘璐，崔向飞，潘佳城，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：
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