Visueel gebaseerd karakterisering van de beginnende Particle beweging in regelmatige substraten: van laminaire turbulente omstandigheden

Summary

Twee verschillende methoden voor het karakteriseren van de motie van de beginnende deeltje van een enkele kraal als een functie van de geometrie van het sediment bed van laminaire naar een turbulente stroming worden gepresenteerd.

Abstract

Twee verschillende experimentele methoden voor het bepalen van de drempel van de beweging van het deeltje als een functie van de geometrische eigenschappen van het bed van laminaire turbulente stroming voorwaarden worden gepresenteerd. Te dien einde, wordt de beginnende beweging van een enkel kraal bestudeerd op regelmatige substraten die bestaan uit een monolayer van vaste bollen van uniforme grootte, die regelmatig in driehoekige en kwadratische symmetrieën zijn gerangschikt. De drempel wordt gekenmerkt door de kritische Shields-nummer. Het criterium voor het begin van de beweging wordt gedefinieerd als de verplaatsing van de oorspronkelijke positie van het evenwicht naar de naburige. De verplaatsing en de wijze van beweging worden geïdentificeerd met een imaging systeem. De laminaire flow wordt geïnduceerd met behulp van een roterende rheometer met een parallelle schijfconfiguratie. De shear Reynolds-getal blijft onder 1. De turbulente stroming wordt geïnduceerd in een windtunnel lage snelheid met open jet test sectie. De luchtsnelheid wordt geregeld met een frequentie-omzetter de aanjager ventilator. Het profiel van de snelheid wordt gemeten met een sonde van de hete draad aangesloten op een hete film anemometer. De shear Reynolds getal varieert tussen de 40 en 150. De logaritmische snelheid wet en de wet van de gemodificeerde muur gepresenteerd door Rotta worden gebruikt voor het afleiden van de snelheid van de afschuiving van de experimentele gegevens. Dit laatste is van bijzonder belang wanneer de mobiele Parel is gedeeltelijk blootgesteld aan de turbulente stroming in het zogenaamde hydraulisch overgangsperiode flow regime. De schuifspanning wordt geschat op begin van de beweging. Aantal illustratieve resultaten weergegeven: de sterke invloed van de hoek van de rust, en de blootstelling van de kraal wilt schuintrekken stroom zijn in beide regimes vertegenwoordigd.

Introduction

Beginnende particle beweging wordt aangetroffen in een breed scala aan industriële en natuurlijke processen. Milieu voorbeelden zijn het eerste proces van sediment transport in rivier en oceanen, erosie van het bed of de vorming van het Duin o.a. ^1,2,3. Pneumatische transport⁴, verwijdering van verontreinigende stoffen of het reinigen van oppervlakken^5,6 zijn typische industriële toepassingen waarbij van het begin van de beweging van de deeltjes.

Vanwege de brede waa....

Protocol

1. beginnende Particle beweging in de sluipende Flow-limiet.

Let op: De metingen zijn uitgevoerd in een roterende rheometer dat is gewijzigd voor deze specifieke toepassing.

1. Voorbereiding van de Rheometer.
   1. Sluit de luchttoevoer op de rheometer om te voorkomen beschadiging van de lagers van de lucht. Open de klep naast de luchtfilters totdat een druk van ongeveer 5 bars in het systeem wordt bereikt.
   2. De vloeistof rondpompthemostaat verbinden met de metende plaat. Zorg ervoor dat de slangen van het Peltier element zijn verbonden met de rheometer. Zet de vloeistof rondpompthemostaat en stel de gew....

Results

Figuur 1 (a) Hiermee geeft u een schets van de experimentele opstelling gebruikt voor het karakteriseren van de kritische Shields-nummer in de sluipende stroom limiet, afdeling 1, van het protocol. De metingen zijn uitgevoerd in een roterende rheometer die is gewijzigd voor deze specifieke toepassing. Een transparant Plexiglas plaat van 70 mm diameter werd zorgvuldig vastgesteld aan een parallelle plaat van 25 mm in diameter. De traagheid van.......

Discussion

Presenteren we twee verschillende experimentele methoden voor het karakteriseren van de beweging van de beginnende deeltje als een functie van de sediment bed geometrie. Voor dat doel gebruiken we een monolayer van bollen regelmatig gerangschikt volgens een driehoekige of kwadratische symmetrie op zodanige wijze dat de geometrische parameter naar een enkele geometry vereenvoudigt. In de sluipende stroom beperken beschrijven we de experimentele methode met behulp van een roterende rotameter ertoe de laminaire schuintrekke.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
MCR 302 Rotational Rheometer	Anton Paar	Induction of shear laminar flow
Measuring Plate PP25	Anton Paar	Induction of shear laminar flow
Peltier System P-PTD 200	Anton Paar	Keep temperature of silicon oils constant in the system at laminar flow
Silicone oils with viscosities of approx. 10 and 100 mPas	Basildon Chemicals	Fluid used to induced the shear in the particles
Soda-lime glass beads of (405.9 ± 8.7) μm	The Technical Glass Company	Construction of the regular substrates for laminar flow conditions
Opto Zoom 70 Module 0.3x-2.2x	WEISS IMAGING AND SOLUTIONS GmbH	Imaging system for recording the bead motion in the rheometer
2 x TV-Tube 1.0x, D=35 mm, L=146.5 mm	WEISS IMAGING AND SOLUTIONS GmbH	Imaging system for recording the bead motion in the rheometer
UI-1220SE CMOS Camera	IDS Imaging Development Systems GmbH	Imaging system for recording the bead motion in the rheometer
UI-3590CP CMOS Camera	IDS Imaging Development Systems GmbH	Imaging system for recording the bead motion in the rheometer
Volpi IntraLED 3 - LED light source	Volpi USA	Imaging system for recording the bead motion in the rheometer
Active light guide diameter 5mm	Volpi USA	Imaging system for recording the bead motion in the rheometer
300 Watt Xenon Arc Lamp	Newport Corporation	Imaging system for recording the bead motion in the rheometer
Wind-tunnel with open jet test section, Göttingen type	Tintschl BioEnergie und Strömungstechnik AG	Induction of turbulent flow
Glass spheres of (2.00 ± 0.10) mm	Gloches South Korea	Construction of the regular substrates for turbulent flow conditions
Alumina spheres of (5.00 ± 0.25) mm	Gloches South Korea	Targeted bead for experiments
CTA Anemometer DISA 55M01	Disa Elektronik A/S	Measurement of  flow velocity in the wind tunnel
Miniaure Wire Probe Type 55P15	Dantec Dynamics	Measurement of  flow velocity in the wind tunnel
HMO2022 Digital Oscilloscope, 2 Analogue. Ch., 200MHz	Rohde & Schwarz	Measurement of  flow velocity in the wind tunnel
Phantom Miro eX1 High-speed Camera	Vision Research IncVis	Imaging system for recording the bead motion in the wind-tunnel
Canon ef 180mm f/3.5 l usm macro lens	Canon	Imaging system for recording the bead motion in the wind-tunnel
Table LED Lamp	Gloches South Korea	Imaging system for recording the bead motion in the wind-tunnel