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稠密颗粒-液体混合流动内部运动学参数的实验观测技术

稠密颗粒-液体混合流，惯性测量单元，颗粒运动状态

泥石流、滑坡、溃坝等自然灾害都属稠密颗粒-液体混合流动，在流动过程中存在着颗粒碰撞、摩擦等现象，研究颗粒的运动学特征与统计规律具有重要的意义。本文设计了一种惯性测量单元（IMU）球，用于测量稠密颗粒-液体混合流动内部颗粒的运动学特征。本IMU球是一个封闭式，可实现数据自采集的实验设备，可以实时记录颗粒运动的三轴加速度以及三轴角速度，从而计算颗粒的速度、旋转角度等运动学参数。本文通过引入颗粒碰撞的润滑力模型，解决了颗粒在碰撞时超出IMU传感器数据采集量程的问题。此IMU球有助于更方便地研究稠密颗粒-液体混合流动内部的运动学状态。