Vengono presentati due metodi diversi per caratterizzare il moto della particella incipiente di una singola perlina in funzione della geometria del letto di sedimenti da laminare a flusso turbolento.
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Articolo metodologico
Visivamente basato caratterizzazione del moto delle particelle incipiente in substrati regolare: da laminare a condizioni turbolente
In questo articolo
Sommario
Abstract
Vengono presentati due diversi metodi sperimentali per la determinazione della soglia di movimento delle particelle in funzione delle proprietà geometriche del letto da laminare per condizioni di flusso turbolento. A tale scopo, l'incipiente movimento di una singola perlina è studiato su substrati regolari che consistono di un monostrato di sfere fissi di dimensioni uniformi regolarmente disposti in simmetrie triangolare e quadratiche. La soglia è caratterizzata dal numero di scudi critico. Il criterio per l'inizio del movimento è definito come lo spostamento dalla posizione di equilibrio originale a quella vicina. Lo spostamento e la modalità di movimento sono identificati con un sistema di imaging. Il flusso laminare è indotta utilizzando un reometro rotazionale con una configurazione del disco parallelo. Numero di Reynolds per taglio rimane inferiore a 1. Il flusso turbolento è indotto in una galleria del vento di bassa velocità con sezione di prova aperta jet. La velocità dell'aria è regolata con un convertitore di frequenza sulla ventola soffiante. Il profilo di velocità viene misurato con una sonda a filo caldo collegata ad un anemometro a pellicola calda. La cesoia numero di Reynolds compreso tra 40 e 150. La legge logaritmica di velocità e la legge di parete modificate presentato da Rotta vengono utilizzati per dedurre la velocità di taglio da dati sperimentali. Quest'ultimo è di particolare interesse quando il tallone mobile è parzialmente esposto al flusso turbolento nel cosiddetto regime di flusso idraulico transitorio. La sollecitazione di taglio è stimata all'inizio del movimento. Alcuni risultati illustrativi che mostra il forte impatto dell'angolo di riposo e l'esposizione del tallone per la tosatura del flusso sono rappresentati in entrambi i regimi.
Introduzione
Moto incipiente della particella viene rilevata in una vasta gamma di processi industriali e naturali. Ambientali sono esempi il processo iniziale di sedimento trasporto nel fiume e oceani, erosione del letto o della formazione di dune tra gli altri 1,2,3. 4il trasporto pneumatico, rimozione delle sostanze inquinanti o la pulizia di superfici5,6 sono tipiche applicazioni industriali che comportano l'insorgenza di moto delle particelle.
Dovuto la vasta gamma di applic....
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Protocollo
1. il moto della particella incipiente nel limite di flusso strisciante.
Nota: Le misurazioni sono effettuate in un reometro rotazionale che è stato modificato per questa specifica applicazione.
- Preparando il reometro.
- Collegare l'aria compressa per il reometro per evitare di danneggiare i cuscinetti di aria. Aprire la valvola oltre i filtri dell'aria fino a raggiungere una pressione di circa 5 bar nel sistema.
- Collegare la pompa di circolazione di fluido per la piastra di riscontro. Assicurarsi che i tubi flessibili dell'elemento Peltier siano collegati a reometro. Accendere la pompa di circo....
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Risultati
Figura 1 (a) rappresenta uno schizzo della disposizione sperimentale usato per caratterizzare il numero critico di scudi nel limite flusso strisciante, sezione 1 del protocollo. Le misurazioni sono effettuate in un reometro rotazionale che è stato modificato per questa specifica applicazione. Una piastra di Plexiglas trasparente di 70 mm di diametro con attenzione è stata fissata ad una piastra parallela di 25 mm di diametro. L'inerzia del si.......
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Discussione
Presentiamo due diversi metodi sperimentali per caratterizzare il moto della particella incipiente in funzione della geometria del letto di sedimenti. A tal fine, utilizziamo un monostrato di sfere regolarmente organizzato secondo una simmetria triangolare o quadrata in modo tale che il parametro geometrico si semplifica in una singola geometria. Nel limite di flusso strisciante, descriviamo il metodo sperimentale utilizzando un rotametro rotazionale per indurre il flusso laminare al taglio come in precedenti studi
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno nulla a rivelare
Ringraziamenti
Gli autori sono grati agli arbitri sconosciuti per preziosi consigli e Sukyung Choi, Byeongwoo Ko e Baekkyoung Shin per la collaborazione nella creazione di esperimenti. Questo lavoro è stato supportato dal cervello Busan 21 progetto nel 2017.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Reometro rotazionale MCR 302 | Anton Paar | Induzione del flusso | |
| Piastra di misura PP25 | Anton Paar | Induzione del flusso | |
| Sistema Peltier P-PTD 200 | Anton Paar | Mantenere costante la temperatura degli oli siliconici nel sistema a flusso | |
| Oli siliconici con viscosità di circa 10 e 100 mPas | Basildon Chemicals | Fluido utilizzato per indurre il taglio nelle particelle | |
| Perle di vetro soda-calcico di (405.9 ± 8.7) μ m | The Technical Glass Company | Costruzione dei substrati regolari per le condizioni | |
| Opto Zoom 70 Modulo 0,3x-2,2x | WEISS IMAGING AND SOLUTIONS GmbH | Sistema di imaging per la registrazione del movimento del cordone nel reometro | |
| 2 x TV-Tube 1,0x, D=35 mm, L=146,5 mm | WEISS IMAGING AND SOLUTIONS GmbH | Sistema di imaging per la registrazione del movimento del cordone nel reometro | |
| UI-1220SE Telecamera CMOS | IDS Imaging Development Systems GmbH | Sistema di imaging per la registrazione del movimento del cordone nel reometro | |
| UI-3590CP CMOS Camera | IDS Imaging Development Systems GmbH | Sistema di imaging per la registrazione del movimento del cordone nel reometro | |
| Volpi IntraLED 3 - Sorgente luminosa a LED | Volpi USA | Sistema di imaging per la registrazione del movimento del cordone nel reometro | |
| di luce attiva diametro 5mm | Volpi USA | Sistema di imaging per la registrazione del movimento del cordone nel reometro | |
| 300 Watt Xenon Arc Lamp | Newport Corporation | Sistema di imaging per la registrazione del movimento del cordone nel reometro | |
| Galleria del vento con sezione di test a getto aperto, Gö Tipo di ttingen | Tintschl BioEnergie und Strö mungstechnik AG | Induzione di un flusso | |
| Sfere di vetro di (2,00 ± 0,10) mm | Gloches Corea | del Sud Costruzione dei substrati regolari per condizioni | |
| Sfere di allumina di (5,00 ± 0,25) mm | Gloches Corea del Sud | Perlina mirata per esperimenti | |
| CTA Anemometro DISA 55M01 | Disa Elektronik A/S | Misurazione della velocità del flusso nella galleria | |
| Sonda a filo miniaure tipo 55P15 | Dantec Dynamics | Misurazione della velocità del flusso nella galleria | |
| HMO2022 oscilloscopio digitale, 2 analogici. Ch., 200MHz | Rohde & Schwarz | Misurazione della velocità del flusso nella galleria | |
| Phantom Miro eX1 Telecamera ad alta velocità | Vision Research IncVis | Sistema di imaging per la registrazione del movimento del tallone nella galleria | |
| Canon ef 180mm f/3.5 l usm obiettivo macro | Canon | Sistema di imaging per la registrazione del movimento del tallone nella galleria | |
| Lampada LED da tavolo | Gloches Corea | del SudSistema di imaging per la registrazione del movimento del cordone nella galleria |
Riferimenti
- Groh, C., Wierschem, A., Aksel, N., Rehberg, I., Kruelle, C. A. Barchan dunes in two dimensions: Experimental tests for minimal models. Phys. Rev. E. 78, 021304(2008).
- Wierschem, A., Groh, C., Rehberg, I., Aksel, N., Kruelle, C. Ripple formation in weakly turbulent flow. Eur. Phys. J. E.....
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Ristampe e permessi
