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龙图腾网获悉浙江理工大学申请的专利一种用于研究清扫行为激扰颗粒物悬浮的实验装置及实验方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115303758B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-21发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202210940223.0，技术领域涉及：B65G45/18；该发明授权一种用于研究清扫行为激扰颗粒物悬浮的实验装置及实验方法是由雷蕾;郑皓设计研发完成，并于2022-08-05向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种用于研究清扫行为激扰颗粒物悬浮的实验装置及实验方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种用于研究清扫行为激扰颗粒物悬浮的实验装置及实验方法，涉及建筑环境技术、智能控制技术和气流解算模型技术领域，所述实验装置包括输送装置、往复清扫装置、物料补给装置、动力单元、控制系统、数据记录系统、存储系统。本发明能够通过简单的控制系统来完成对颗粒物清扫行为激扰颗粒物悬浮的实验研究，也可对控制系统的编程以及往复清扫装置的替换来满足多种不同工况下的实验方案要求，为清扫行为激扰颗粒物悬浮实验研究工作提供便利，并且本发明在确定实验工况以及参数设定后通过控制系统自动控制，在保证实验效率及精确度的同时，有效减轻人工操作的工作量。

本发明授权一种用于研究清扫行为激扰颗粒物悬浮的实验装置及实验方法在权利要求书中公布了：1.一种用于研究清扫行为激扰颗粒物悬浮的实验装置，其特征在于，包括输送装置、往复清扫装置、物料补给装置、动力单元、控制系统、数据记录系统、存储系统；所述往复清扫装置安装于输送装置中后部；所述物料补给装置安装于输送装置前端；所述动力单元包括直流电机、舵机，直流电机安装于输送装置的整体框架中部，舵机安装于物料补给装置的储料罐下方；控制系统安装于输送装置中部；数据记录系统布置于输送装置的输送带上部；存储系统位于整个实验装置右侧； 所述输送装置包括整体框架、输送带、张紧轮、滚筒、挡板，输送带安装于整体框架的上部，通过张紧轮以及滚筒来进行紧固，挡板安装于输送带两侧； 所述往复清扫装置包括减速齿轮组、传动皮带、摇臂、固定轴、摆臂、毛刷，所述摇臂、固定轴分别与摆臂相连，所述摆臂与毛刷相连，所述传动皮带与固定在输送带下方整体框架内的减速齿轮组相连接； 所述物料补给装置包括储料罐、弯管、舵机连杆、翻板，所述储料罐底部为漏斗状并接有弯管，弯管末端设置有翻板，翻板通过舵机连杆与舵机连接； 所述的直流电机通过控制芯片用PWM方法实现直流电机调速，所述舵机也受芯片控制，以15°的角度开启再关闭，通过芯片对开启时间进行设定从而使颗粒物能够以实验所需定时定量投放； 数据记录系统包括烟雾发生器、超声波测速仪、颗粒计数器及颗粒粒径频谱仪测； 一种用于研究清扫行为激扰颗粒物悬浮的实验方法，其采用用于研究清扫行为激扰颗粒物悬浮的实验装置，包括以下步骤： 步骤一：通过实验所需的颗粒物投放量，除以物料补给装置单位时间颗粒物投放量，确定好舵机开闭时间，以获取到适量的颗粒物； 步骤二：根据实验所需条件设定电机的工作参数，确定输送带输送速度，并且与舵机开闭间歇相匹配，保证两次颗粒物投放之间的重叠程度不会影响实验结果； 步骤三：通过对减速齿轮组的齿比设置，来调节往复清扫装置的毛刷清扫速度，以满足实验需求，当实验要求单向清扫时，将毛刷顶端线速度调节至与输送带速度相同；当实验要求双向清扫时，将毛刷顶端线速度调节至大于输送带速度； 步骤四：根据步骤一、步骤二、步骤三所确定的舵机开闭时间、输送带输送速度以及减速齿轮组的齿比，输入单片机控制器的程序中，通过程序实现整个实验装置的整体控制； 步骤五：通过计算机采集所需实验数据； 步骤六：数据处理、建立解算模型； 建立解算模型如下： 以毛刷的清扫过程为研究对象，研究清扫过程中的毛刷变形规律，分析毛刷弯曲时与接触面的受力作用，根据弹性变形及动量矩定理，建立清扫过程中毛刷运动状态方程； 根据毛刷的变形与位移规律，建立周边气流受清扫行为扰动下的气流解算模型，求解清扫过程中毛刷与被清扫表面间形成的气流特征； 分析毛刷与接触面间气流对颗粒的水力作用，由于毛刷摆动形成的气流对颗粒施加的拖曳力与浮升力，依据颗粒从附着面发生滚动、滑移、以及脱离的作用机制原理，建立颗粒从毛刷以及接触面间发生脱离悬浮的判据准则； 对发生二次悬浮的颗粒在空间内的运动状态进行追踪模拟，获得其在空间内的分布特征，将计算所得的颗粒浓度与颗粒测试设备提供的数据进行比较； 根据颗粒再悬浮的动力学机制，计算周边流体对颗粒施加的拖曳力与浮升力需要求解流体的流动场，再根据各作用力的综合效应最终判断颗粒能否从附着表面悬浮； 具体建立解算模型如下： 建立计算颗粒与表面间黏附力、气流对颗粒的拖曳力与浮升力的方法，颗粒与附着接触面间的黏附力，由范德瓦尔斯作用力与静电作用力构成，计算式为： 1 其中，为黏附力，右边第一项为范德瓦尔斯引力，第二项为静电引力，式中A为Hamaker常数，d为颗粒粒径，L是颗粒与接触面的间距，是介质介电常数，E是电场强度； 若湍动流体处于中间雷诺数下，粒子所受到的拖曳力表示为： 2 式中，为拖曳力，为拖曳系数，u为主流流体的速度，为颗粒移动的速度，为颗粒滑移校正系数，若适当选取，可将湍流效应包含进去；同样，基于实验解的浮升力表示为： 3 式中，为颗粒所受的浮升力，为流体的运动黏度； 颗粒从附着表面分离的动力学模型总体上划分为准静态模型与动态模型，前一类模型从颗粒在静态条件下的受力与动量矩平衡入手来分析颗粒从附着表面的分离状况，Ibrahim颗粒悬浮模型为： 4 即当浮升力大于颗粒与表面间附着力与重力之和时，便认为颗粒将从附着面浮起，而当满足下式， 5 亦即当所受到的拖曳力大于颗粒与附着面间的静摩擦力时，则颗粒在表面发生滑动，其中为静摩擦系数，而当满足以下关系， 6 颗粒发生滚动，其中，动量矩计算的支点为“O”，为颗粒从附着面分离时的接触圆周半径，上式认为当拖曳力与浮升力对支点“O”的动量矩大于黏附力与重力的动量矩时，颗粒发生滚动。

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