内置球形颗粒的锥底透明腔体结构

　　该结构主要面向流体力学教学演示、多相流仿真验证场景设计，可直观展示封闭腔体内离散颗粒在流体介质中的悬浮、沉降分布状态，也可作为小型固液混合实验的可视化腔体原型使用。结构整体分为上部椭球型透明腔体与下部锥形导流段两部分，上部椭球腔体采用大曲率弧面过渡，无直角棱边结构，可避免流体在腔壁处形成流动死区，保证内部流场分布均匀，透明材质的腔体壁面可直接观察内部颗粒的运动轨迹与最终排布状态，无需额外开设观察视窗，减少了密封结构的设计复杂度。下部锥形段采用小角度锥面设计，锥角经过流体仿真验证，可在腔体排空时引导内部介质与颗粒顺畅流出，避免颗粒在腔体底部堆积残留，锥段末端为平直圆柱接口，可直接对接标准管路接头，满足实验过程中的介质注入、

　　排空以及循环流动的管路连接需求。内部放置的球形颗粒采用统一直径规格，不同排布位置的颗粒可模拟不同密度固相在流体中的分层状态，颗粒与腔体内壁保留足够的间隙，避免颗粒运动过程中与壁面发生卡滞，所有颗粒的表面均做光滑处理，减少颗粒之间、颗粒与壁面之间的摩擦阻力，保证流动演示过程中颗粒运动状态的真实性。设计过程中首先确定了腔体的有效容积，根据演示实验所需的介质容量反推上部椭球腔体的长、短轴尺寸，保证腔体内部有足够的空间展示颗粒的分层、团聚现象，同时控制整体外形尺寸，适配常规实验台架的安装空间，腔体整体高度与最大外径的比例经过多轮调整，既保证了观察视野的充足，也避免了整体重心过高导致放置不稳的问题。壁面厚度根据常用透明工程塑料的力学性能设定，

　　可承受常规实验工况下的内部介质压力，无需额外增加加强筋结构，保证外壁面的光滑整洁，也方便后续的加工成型。锥形段与上部椭球腔体的连接位置采用圆弧过渡，避免连接处出现应力集中，同时也消除了该位置的流动死角，保证介质流动过程中不会在连接处产生涡流影响颗粒运动状态。接口位置的尺寸匹配常用的快插接头规格，无需额外加工转换接头即可完成管路装配，降低了实验装置的搭建成本。在建模过程中，所有曲面均采用连续曲率过渡，保证后续加工时模具脱模顺畅，也可直接用于透明材质的3D打印制作，打印完成后仅需简单的表面抛光即可获得良好的透光效果，满足可视化演示的需求。内部颗粒的位置排布参考了实际固液混合静置后的分层状态，不同高度位置的颗粒分布密度符合重力场下的固相沉降规律，可直接用于静态展示，也可导入流体仿真软件中作为初始模型，进行多相流流动过程的仿真计算，验证不同流速、不同介质粘度下的颗粒运动特性。