Visuell basierte Charakterisierung der beginnenden Partikelbewegung in regelmäßigen Substraten: vom laminaren zum turbulenten Bedingungen

Summary

Zwei verschiedene Methoden zur Charakterisierung der beginnenden Partikelbewegung eine einzelne Perle als Funktion der Sediment Bett Geometrie von laminarer zu turbulenter Strömung werden vorgestellt.

Abstract

Zwei verschiedene experimentelle Methoden zur Bestimmung des Schwellenwerts von Partikelbewegung als Funktion der geometrischen Eigenschaften des Bettes von laminar turbulente Strömungsverhältnisse werden vorgestellt. Zu diesem Zweck wird die beginnende Bewegung eine einzelne Perle auf regelmäßige Substraten untersucht, die aus einer Monoschicht feste Kugeln einheitlicher Größe bestehen, die regelmäßig in dreieckige und quadratische Symmetrien angeordnet sind. Die Schwelle ist gekennzeichnet durch die kritische Zahl der Schilde. Das Kriterium für den Beginn der Bewegung ist definiert als die Verschiebung von der ursprüngliche Gleichgewichtslage mit dem benachbarten. Die Vertreibung und den Modus der Bewegung werden mit ein bildgebendes System identifiziert. Die laminare Strömung wird induziert eine parallele Festplattenkonfiguration Rotations Rheometer mit. Die Scherung Reynolds-Zahl bleibt unter 1. Die turbulente Strömung wird im Lowspeed Windkanal mit offenen Jet Messstrecke induziert. Die Luftgeschwindigkeit wird mit einem Frequenzumrichter am Gebläseventilator geregelt. Das Geschwindigkeitsprofil wird mit einem heißen Draht Fühler angeschlossen, ein heisser Film Anemometer gemessen. Scher Reynolds-Zahl schwankt zwischen 40 und 150. Die logarithmischen Geschwindigkeit und das modifizierte Wand Gesetz von Rotta vorgestellt werden verwendet, um die Scherung Geschwindigkeit aus den experimentellen Daten ableiten. Letzteres ist von besonderem Interesse, wenn die mobile Wulst der turbulenten Strömung in der sogenannten hydraulisch Übergangs Strömungsregime teilweise ausgesetzt ist. Die Schubspannung wird bei Beginn der Bewegung geschätzt. Einige anschauliche Ergebnisse zeigt den starken Einfluss des Winkels der Ruhe und der Exposition des Wulstes, Flow zu Scheren sind in beiden Regimen vertreten.

Introduction

Beginnende Partikelbewegung ist in den unterschiedlichsten industriellen und natürlichen Prozessen aufgetreten. Ökologischen Beispiele sind den ersten Prozess von Sediment transport im Fluss und Ozeane, Bett Erosion oder Düne Bildung u. a. ^1,2,3. Pneumatische Förderung⁴, Beseitigung von Schadstoffen oder Reinigung der Oberflächen^5,6 sind typische industrielle Anwendungen mit Beginn der Partikelbewegung.

Aufgrund der breiten Palette von Anwendungen wurde der Beginn de....

Protocol

(1) beginnende Partikelbewegung in der schleichenden Flow-Grenze.

Hinweis: Die Messungen werden in einem rotatorischen Rheometer, der geändert wurde für diese spezielle Anwendung durchgeführt.

1. Vorbereitung der Rheometer.
   1. Schließen Sie die Luftzufuhr zu dem Rheometer, um Beschädigungen der Luftlager zu vermeiden. Öffnen Sie das Ventil neben dem Luftfilter, bis ein Druck von ca. 5 Bar im System erreicht ist.
   2. Die Messplatte Fluid Thermostaten herstellen. Stellen Sie sicher, dass die Schläuche des Peltier-Elements mit dem Rheometer verbunden sind. Schalten Sie die Flüssigkeit Zirkulator und stelle....

Results

Abbildung 1 (a) stellt eine Skizze der Versuchsaufbau verwendet, um die kritische Zahl der Schilde in der schleichenden Fluss Grenze, Abschnitt 1 des Protokolls zu charakterisieren. Die Messungen erfolgen in einer rotatorischen Rheometer, die geändert wurde für diese spezielle Anwendung. Eine transparente Plexiglasplatte von 70 mm Durchmesser wurde sorgfältig an einer parallelen Platten von 25 mm Durchmesser befestigt. Die Trägheit des Mess-S.......

Discussion

Wir präsentieren zwei verschiedene experimentelle Methoden zur Charakterisierung der beginnenden Partikelbewegung als Funktion der Sediment Bett Geometrie. Zu diesem Zweck verwenden wir eine Monolage Kugeln regelmäßig geordnet nach eine dreieckige oder quadratische Symmetrie in einer Weise, dass die geometrische Parameter an einer einzigen Geometrie vereinfacht. In der schleichenden Fluss Grenze beschreiben wir die experimentelle Methode mit einer rotatorischen Rotameter induzieren die laminare Schubfluss wie in früheren.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
MCR 302 Rotationsrheometer	Anton Paar	Induktion von Scher-Laminarströmung
Messplatte PP25	Anton Paar	Induktion von Scher-Laminarströmung
Peltier-System P-PTD 200	Anton Paar	Halten Sie die Temperatur von Silikonölen im System bei Laminarströmung
Silikonöle mit Viskositäten von ca. 10 und 100 mPas	Basildon Chemicals	Flüssigkeit, die zur Induktion der Scherung in den Partikeln
Kalk-Natron-Glasperlen von (405,9 ± 8,7) μ verwendet wird. m	The Technical Glass Company	Aufbau der regulären Substrate für laminare Strömungsbedingungen
Opto Zoom 70 Modul 0,3x-2,2x	WEISS IMAGING AND SOLUTIONS GmbH	Bildgebungssystem zur Erfassung der Bead-Bewegung im Rheometer
2 x TV-Tube 1,0x, D=35 mm, L=146,5 mm	WEISS IMAGING AND SOLUTIONS GmbH	Imaging-System zur Aufzeichnung der Bead-Bewegung im Rheometer
UI-1220SE CMOS-Kamera	IDS Imaging Development Systems GmbH	Bildgebungssystem zur Aufzeichnung der Bead-Bewegung im Rheometer
UI-3590CP CMOS-Kamera	IDS Imaging Development Systems GmbH	Imaging-System zur Aufzeichnung der Bead-Bewegung im Rheometer
Volpi IntraLED 3 - LED-Lichtquelle	Volpi USA	Bildgebungssystem zur Aufzeichnung der Raupenbewegung im Rheometer
Aktiver Lichtleiter Durchmesser 5mm	Volpi USA	Bildgebungssystem zur Aufzeichnung der Raupenbewegung im Rheometer
300 Watt Xenon-Bogenlampe	Newport Corporation	Bildgebungssystem zur Aufzeichnung der Raupenbewegung im Rheometer
Windkanal mit offener Strahlprüfstrecke, Gö ttingen typ	Tintschl BioEnergie und Strö mungstechnik AG	Induktion turbulenter Strömung
Glaskugeln von (2,00 ± 0,10) mm	Gloches Südkorea	Konstruktion der regulären Substrate für turbulente Strömungsbedingungen
Aluminiumoxidkugeln von (5,00 ± 0,25) mm	Gloches Südkorea	Gezielte Perle für Experimente
CTA Anemometer DISA 55M01	Disa Elektronik A/S	Messung der Strömungsgeschwindigkeit im Windkanal
Miniaure Wire Probe Type 55P15	Dantec Dynamics	Messung der Strömungsgeschwindigkeit im Windkanal
HMO2022 Digitales Oszilloskop, 2 analoge Kanäle, 200MHz	Rohde &	Schwarz Messung der Strömungsgeschwindigkeit im Windkanal
Phantom Miro eX1 High-speed Camera	Vision Research IncVis	Imaging System zur Aufzeichnung der Wulstbewegung im Windkanal
Canon ef 180mm f/3.5 l usm macro lens	Canon	Imaging System zur Aufzeichnung der Wulstbewegung im Windkanal
Table LED Lamp	Gloches Südkorea	Bildgebungssystem zur Aufzeichnung der Wulstbewegung im Windkanal