【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及颗粒动力学及航空航天实验领域，具体涉及一种模拟微重力条件下射流对颗粒层界面气蚀作用的实验装置。
技术介绍
1、颗粒物质是组成地表土壤的主要物质，也遍布于太空，形成月壤、火星沙丘和无数的行星环。无论是陨石撞击还是航天飞行器发射或着陆时强大的气流喷射作用都会导致颗粒层界面的变形，且伴随着颗粒喷射现象，其形成过程复杂，难以直接观察到，大部分信息都是在撞击后的最终状态下采集到的。目前已有的研究主要集中在颗粒材料受到撞击时，颗粒层表面颗粒喷射的运动规律，或颗粒层内部的形变规律，传统研究方式是使不同材质、形状、大小的物体从某一高度下落，以控制其初始能量，最终物体落入到颗粒层中，在颗粒层界面产生颗粒喷射现象，撞击成坑。然而目前缺乏将两个过程结合起来研究的实验，而射流对颗粒的气蚀作用与物体撞击颗粒界面产生的现象是否一致，也没有相关的研究。因此，需设计一种实验装置，用于直接观测在微重力作用下射流作用于颗粒界面时的具体现象。
技术实现思路
1、基于以上不足之处，本专利技术的目的在于提出一种模拟微重力条件下射流对颗粒层界面气蚀作用的实验装置，使射流与颗粒材料自由下落同时进行，创造微重力环境，可同时获取射流气蚀作用使颗粒层产生的变形与运动时程，并排除外部环境对测量过程的影响。
2、为达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：一种模拟微重力条件下射流对颗粒层界面气蚀作用的实验装置，包括矩形容器、同步器、气泵、流量计、两块电磁铁、弹簧、颗粒材料、承重板和高速摄像机，所述的同步器分
3、进一步的，实现射流与颗粒材料自由下落同时进行，计算公式如下：
4、
5、式中，q为供气管路内气体质量流率；u为供气管路中的气流流速；d和l分别是供气管路的直径和矩形容器内部供气管路的长度；t0为气泵和高速摄像机开启时间；t1为控制电磁铁电源断开的时间；δt是气流通过流量计流经供气管路所需的时间。
6、进一步的，所述的矩形容器的不透明面涂覆有不透光的耐磨涂料，矩形容器的内壁为耐磨材质。
7、进一步的，所述的矩形容器的不透明面绘制有网格线。
8、本专利技术的优点及有益效果：本装置所采用同步控制装置实现了对实验所需的微重力环境的创造，可以同时获得颗粒层界面粒子运动与颗粒层内部形变的全过程，将二者结合研究，弥补了传统方法的不足之处，提高了实验的效率，使实验测量结果更加准确。
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1.一种模拟微重力条件下射流对颗粒层界面气蚀作用的实验装置，包括矩形容器、同步器、气泵、流量计、两块电磁铁、弹簧、颗粒材料、承重板和高速摄像机，其特征在于：所述的同步器分别与流量计、两块电磁铁的控制电源、高速摄像机电信号相接，气泵位于矩形容器外部，气泵通过流量计与供气管路连接，供气管路的出口位于矩形容器的内部，位于矩形容器内部的供气管路段为竖直结构，利用流量计调整管道内气体质量流率Q，从而控制气流速度；颗粒材料需平铺在承重板之上形成颗粒层，颗粒层的中心位置位于供气管路出口的正下方，两块电磁铁分别嵌入矩形容器的两侧壁且试验开始前处于开启状态，承重板的两侧面分别与两块电磁铁相吸，承重板的下平面与弹簧的上端相连接，弹簧处于拉伸状态，弹簧的下端与矩形容器的底面相连接，高速摄像机安装于矩形容器的正面的正前方，所述的矩形容器的正面为透明面，用于高速摄像机获取实验过程图像信息，所述的矩形容器的背面为不透明面，用于高速摄像机为获取颗粒材料的运动轨迹提供参照，并排除外部环境对观测过程的影响；实验时，首先开启气泵，当同步器监测到有气流经过流量计时发出电信号控制打开高速摄像机进行图像采集；经过△t时间
2.根据权利要求1所述的一种模拟微重力条件下射流对颗粒层界面气蚀作用的实验装置，其特征在于：实现射流与颗粒材料自由下落同时进行，计算公式如下：
3.根据权利要求1所述的一种模拟微重力条件下射流对颗粒层界面气蚀作用的实验装置，其特征在于：所述的矩形容器的不透明面涂覆有不透光的耐磨涂料，矩形容器的内壁为耐磨材质。
4.根据权利要求1所述的一种模拟微重力条件下射流对颗粒层界面气蚀作用的实验装置，其特征在于：所述的矩形容器的不透明面绘制有网格线。
...【技术特征摘要】
1.一种模拟微重力条件下射流对颗粒层界面气蚀作用的实验装置，包括矩形容器、同步器、气泵、流量计、两块电磁铁、弹簧、颗粒材料、承重板和高速摄像机，其特征在于：所述的同步器分别与流量计、两块电磁铁的控制电源、高速摄像机电信号相接，气泵位于矩形容器外部，气泵通过流量计与供气管路连接，供气管路的出口位于矩形容器的内部，位于矩形容器内部的供气管路段为竖直结构，利用流量计调整管道内气体质量流率q，从而控制气流速度；颗粒材料需平铺在承重板之上形成颗粒层，颗粒层的中心位置位于供气管路出口的正下方，两块电磁铁分别嵌入矩形容器的两侧壁且试验开始前处于开启状态，承重板的两侧面分别与两块电磁铁相吸，承重板的下平面与弹簧的上端相连接，弹簧处于拉伸状态，弹簧的下端与矩形容器的底面相连接，高速摄像机安装于矩形容器的正面的正前方，所述的矩形容器的正面为透明面，用于高速摄像机获取实验过程图像信息，所述的矩形容器的背面为不透明面，用于高速摄像机为获取颗粒材料的运动轨迹提供...
【专利技术属性】
技术研发人员：高东来，焦凤琪，陈文礼，李惠，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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