Method Article

視覚に基づいた正規の基板の初期粒子の運動特性: 層流乱流の条件から

DOI:

10.3791/57238

⸱

February 22nd, 2018

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1Institute of Fluid Mechanics, FAU Busan Campus, University of Erlangen-Nuremberg, 2Institute of Chemical Reaction Engineering, FAU Busan Campus, University of Erlangen-Nuremberg, 3Institute of Bioprocess Engineering, FAU Busan Campus, University of Erlangen-Nuremberg, 4Institute of Fluid Mechanics, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU)

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

土砂ベッドのジオメトリを層流から乱流の機能として単一のビードの初期パーティクル モーションを特徴づける 2 つの異なる方法が掲載されています。

Abstract

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層流から乱流のフロー条件のベッドの幾何学的特性の関数として粒子運動のしきい値を決定する 2 つの実験方法が掲載されています。その目的のため均一な大きさの三角形と二次対称性で定期的に配置されている固定の球の単分子膜で構成される正規の基板上に 1 つのビードの初期の動きを検討しました。しきい値は、臨界のシールド数が特徴です。動の発症のための規準は、近隣のいずれかに元の平衡位置からの変位として定義されます。変位と運動のモードは、イメージング システムで識別されます。層流回転レオメータを用いた並列ディスク構成が誘起されます。せん断レイノルズ数 1 以下のままです。乱流は、オープン ジェット テスト セクションの低速風洞で誘導されます。空気の速度は、送風ファンに周波数コンバーターと規制されています。熱膜流速計に接続された熱線プローブの速度プロファイルを測定します。40 ~ 150 せん断レイノルズ数の範囲します。対数速度法とロッタによって提示された修正された壁はせん断速度実験データからの推論に使用されます。後者は特別な関心のモバイルのビーズがいわゆる油圧過渡的流れの乱流にさらされて部分的に。せん断応力は、動きの始まりと推定されます。安息角とせん断流れにビーズの暴露の強力な影響を示すいくつかの例示の結果は、どちらの政権で表されます。

Introduction

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初期パーティクル モーションは、幅広い産業と自然のプロセスで発生します。環境などが堆積物の初期プロセス1,2,3川と海、底面の侵食または他の中の砂丘形成の輸送。空気4を輸送、汚染物質の除去や洗浄表面5,6の粒子運動の発症を含む典型的な産業用途のもの。

粒子運動の発症がアプリケーションの広範囲に、ほとんどの乱流の条件7,8,9,10、11、下、世紀以上にわたって広く研究されています 12,13,14

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Protocol

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1. 初期パーティクル モーション フローの匍匐性の制限で。

注: この特定のアプリケーションのため変更されている回転粘度の測定を行っています。

  1. レオメータを準備しています。
    1. 空気軸受の損傷を防ぐために、空気の供給をレオメーターに接続します。システムの約 5 つの棒の圧力を達成するまでは、空気フィルターのほかにバルブを開きます。
    2. 流体のサーキュレータを測定プレートに接続します。ペルチェ素子のホースが、レオメーターに接続されていることを確認します。流体のサーキュレータに切り替え、所望の温度 (20 ° C) を設定します。
    3. カスタマイズされたコンテナー、レオメータの正規の基板をマウントします。
      1. 容器から正規の基板を取り出して、蒸留水で慎重に表面をきれいに。レンズのクリーニング クロスで表面を乾燥し、送風機を可能な限り残留ほこりを削除します。
        注: 正規の基板は、15 × 15 mm2 (405.9 ± 8.7) μ m の球状のソーダライム ガラス ビーズから構築の単分子膜です。
      2. 0.4 mm 厚の両面テープを使用して、基板センター 21 mm 旋回軸からの距離では、コンテナーの確保に正規の基板を修正します。
      3. レオメータ プレートにカスタマイズされたアダプターを配置します....

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Results

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図 1(a)クリーピング フロー制限、プロトコルのセクション 1 で重要なシールド数を特徴付けるために使用実験のセットアップのスケッチを表します。測定は、この特定のアプリケーションのために変更された回転レオメータで行われています。直径 70 mm の透明アクリル板を直径 25 mm の平行平板を慎重に修正しました。測定システムの慣性は従って測定の前に再調整。透明な壁が付いている直径 176 mm のカスタマイズされた円形コンテナー同心円状、レオメーターに結合されていました。垂直カットは、前のセクションで行われました。顕微鏡のスライドを慎重にイメージングを向上させるフロント セクションを修正しました。ギャップ設定プロファイルがコンテナーの存在を考慮する調整だった。プレートの速度は測定開始前にビーズの動きを避けるために流体の界面近くに最小化されました。そのシステムで単一のビーズは透明板を介して上部から光学的に追跡できる、図 1

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Discussion

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土砂ベッド形状の関数として初期パーティクル モーションを特徴付ける 2 つの異なる実験方法を提案します。その目的のため我々 は定期的に順に三角形または二次対称性の幾何学的パラメーターを単一のジオメトリを簡素化、このような方法で球の単分子膜を使用します。匍匐性のフロー制限以前研究39,40,41のように層間せん断流を誘導するために回転の浮子式流量計を用いた実験について述べる.予備実験は、初期モーション残った放射状の位置や基板38の上流の境界線からの距離など基板の有限サイズ効果の独立を示した。同様に、重要なシールド数が間隔内で相対流れ冠水の独立したことが判明したfigure-discussion-12 から 12 まで及ぶとまで慣性に独立、

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Disclosures

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著者がある何も開示するには

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

著者は、貴重なアドバイスの不明な審判とチェ ・ Sukyung、Byeongwoo Ko と実験の設定でのコラボレーションの Baekkyoung 新感謝しています。この作品は、2017 年に脳釜山 21 プロジェクトによって支えられました。

....

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
MCR 302 回転レオメータアントンパールせん断層流
測定プレート PP25アントンパール社 せん断層流
ペルチェシステム P-PTD 200アントンパール社層流でシステム内のシリコンオイルの温度を一定に保つ
(
405.9 ± 8.7) μmテクニカル・グラス・カンパニー層流条件
オプトズーム70モジュール 0.3x-2.2xWEISS IMAGING AND SOLUTIONS GmbHレオメーター
2 x TV-Tube 1.0x, D=35 mm, L=146.5 mmWEISS IMAGING AND SOLUTIONS GmbHレオメーター
のビーズ運動を記録するイメージングシステムUI-1220SE CMOS カメラIDS Imaging Development Systems GmbHレオメーター
UI-3590CP CMOS カメラIDS Imaging Development Systems GmbHレオメーター
Volpi IntraLED 3 - LED 光源 Volpi USAレオメータ
アクティブライトガイド直径5mmVolpi USAレオメータ
300ワット キセノンアークランプニューポートコーポレーションレオメータ
オープンジェットテストセクション付き風洞、Göティンゲンタイプ Tintschl BioEnergie und Strömungstechnik AG乱流
ガラス球体 (2.00 ± 0.10) mmGloches 韓国乱流条件
アルミナ球 (5.00 ± 0.25) mmGloches 韓国実験
CTA風速計 DISA 55M01Disa Elektronik A/S 風洞
ミニチュアワイヤープローブ タイプ55P15ダンテックダイナミクス洞
HMO2022 デジタルオシロスコープ、2アナログ、Ch.、200MHzローデ&SchwarzMeasurement of  flow velocity in the wind
Phantom Miro eX1 High-speed CameraVision Research IncVisCanon
ef 180mm f/3.5 l usm macro lensCanonbead motion in the bead motion in the wind-tunnel Imaging system for recording the bead motion in the wind-tunnel
テーブル LED ランプグロッシュ 韓国風洞内のビード運動を記録するイメージングシステム
社 の誘導の誘導 粘度約10mPasおよび100mPasのシリコーンオイル バジルドンケミカルズのための規則的な基板の建設でビーズの動きを記録するイメージングシステムでビーズの動きを記録するイメージングシステムでビーズの動きを記録するイメージングシステムでビーズの動きを記録するためのイメージングシステムでビーズの動きを記録するためのイメージングシステムでビーズの動きを記録するためのイメージングシステムの誘導のための規則基板の建設用ビーズ内の流速の測定 風内の流速の測定 tunnel the

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. 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).
  2. Wierschem, A., Groh, C., Rehberg, I., Aksel, N., Kruelle, C. Ripple formation in weakly turbulent flow. Eur. Phys. J. E.....

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