Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.

Methodenartikel

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

8.4K weergaven

⸱

DOI:

10.3791/57238

⸱

22 februari 2018

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
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 dit artikel

Samenvatting

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.

Samenvatting

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.

Inleiding

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 oppervlakken5,6 zijn typische industriële toepassingen waarbij van het begin van de beweging van de deeltjes.

Vanwege de brede waaier van toepassingen, heeft het begin van de beweging van de deeltjes uitvoerig bestudeerd meer dan een eeuw, meestal onder turbulente omstandigheden7,8,9,10,11, 12,13,14,15. Vele experimentele benaderingen zijn toegepast om te bepalen van de drempel voor het intreden van de beweging. De studies omvatten parameters zoals het deeltje Reynolds nummer13,16,17,18,19,20, de relatieve stroom onderdompeling 21 , 22 , 23 , 24 of geometrische factoren als de hoek van rust16,18,25, blootstelling aan de stroom26,27,28,29, relatieve graan uitsteeksel29 of30helling streamwise bed.

De huidige gegevens voor de drempelwaarde waaronder turbulente omstandigheden verspreid zijn in grote lijnen12,31 en de resultaten lijken vaak inconsistent24. Dit is vooral te wijten aan de inherente complexiteit van beheren van of het bepalen van de parameters van de stroom onder turbulente omstandigheden13,14. Bovendien, de drempel voor sediment motie sterk afhankelijk van de modus van de beweging, d.w.z. glijden, glooiende of hijs17 en het criterium te karakteriseren de beginnende beweging31. De laatste kan dubbelzinnig of worden in een bed van erosiegevoelige sediment.

Tijdens het laatste decennium, hebben experimentele onderzoekers bestudeerd beginnende particle beweging in laminaire stromen32,33,34,35,,36,,37, 38 , 39 , 40 , 41 , 42 , 43 , 44, waar het brede spectrum van lengte schalen interactie met het bed is vermeden45. In vele praktische scenario's impliceert sedimentatie, de deeltjes zijn vrij klein en het deeltje Reynolds getal blijft lager dan ongeveer 546. Aan de andere kant, kunnen laminaire stromen genereren van geometrische patronen als rimpelingen en de duinen als turbulente stromen42,47. Similitudes in beide regimes is aan analogieën in de onderliggende natuurkunde47 dus belangrijk inzicht voor het vervoer van deeltje kan worden verkregen bij een beter gecontroleerd experimenteel systeem48aangetoond.

In het laminaire flow, Charru et al. opgemerkt dat de lokale omlegging van een granulaire bed van uniform formaat kralen, zogenaamde bed pantser, geleid tot een geleidelijke verhoging van de drempel voor het intreden van de beweging tot verzadigde voorwaarden werden bereikt 32. literatuur, onthult echter verschillende drempels voor verzadigde voorwaarden in onregelmatig gearrangeerde sediment bedden afhankelijk van de experimentele opstelling36,44. Deze verstrooiing kan te wijten zijn aan de moeilijkheid van controlerende deeltje parameters zoals afdrukstand, uitsteeksel niveau en compactheid van de sedimenten.

Het hoofddoel van dit manuscript is in detail te beschrijven hoe de beginnende beweging van één sferen te karakteriseren als een functie van de geometrische eigenschappen van de horizontale sediment bed. Voor dat doel gebruiken we regelmatig geometrieën, bestaande uit monolayers van vaste kralen regelmatig gerangschikt volgens driehoekige of kwadratische configuraties. Regelmatige substraten vergelijkbaar met die we gebruiken zijn gevonden in toepassingen zoals voor de sjabloon-montage van deeltjes in microfluidic assays49, zelf-assemblage van microdevices in begrensde gestructureerde geometrieën50 of intrinsieke deeltje-geïnduceerde vervoer in microchannels51. Nog belangrijker, met behulp van reguliere substraten stelt ons in staat wil het effect van lokale geometrie en oriëntatie en om te voorkomen dat eventuele angst over de rol van de buurt.

In laminaire flow vastgesteld we hebben dat de kritische Shields aantal verhoogd met 50% alleen afhankelijk van de afstand tussen de ondergrond en dus ook op de blootstelling van de parel aan de stroom-38. Ook vonden we dat het kritisch Shields-nummer gewijzigd door tot een factor twee afhankelijk van de oriëntatie van het substraat tot en met de stroom richting38. We hebben gemerkt dat immobiel buren alleen van invloed op het begin van de mobiele Parel als ze dichterbij dan ongeveer drie deeltje diameter41 waren. Veroorzaakt door de bevindingen van het experiment, hebben we onlangs een rigoureuze analytische model dat het nummer van de kritische Shields in de sluipende stroom limiet40 voorspeltgepresenteerd. Het model heeft betrekking op het begin van de beweging van sterk blootgesteld aan verborgen parels.

Het eerste deel van dit manuscript behandelt van de beschrijving van de experimentele procedure gebruikt in eerdere studies aan schuintrekken Reynolds getal, Re *, lager dan 1. De laminaire flow wordt geïnduceerd met een roterende rheometer met een parallelle configuratie. In deze Reynolds getal onderlimiet, het deeltje is niet verondersteld om te ervaren elke snelheid schommelingen20 en het systeem overeenkomt met de zogenaamde hydraulisch vlotte doorstroming waar het deeltje binnen de viskeuze sublaag wordt ondergedompeld.

Zodra de beginnende beweging bij laminaire flow is gevestigd, kan de rol van turbulentie kan duidelijker zijn. Gemotiveerd door dit idee, introduceren wij een nieuwe experimentele procedure in het tweede deel van het protocol. Met behulp van een windtunnel van Göttingen lage snelheid met open jet test sectie, de kritische schilden nummer kan worden bepaald in een breed scala van Re * inclusief de hydraulisch overgangsperiode flow en de turbulente regime. De experimentele resultaten kunnen belangrijk inzicht over hoe de krachten en koppels op een deeltje als gevolg van de turbulente stroming afhankelijk van de geometrie van het substraat handelen. Bovendien, deze resultaten kunnen worden gebruikt als een maatstaf voor meer geavanceerde modellen op hoge Re * op een vergelijkbare manier dat afgelopen werk in laminaire flow is gebruikt om te voeden halve probabilistische modellen52 of valideren van recente numerieke modellen53. Wij presenteren representatieve voorbeelden van toepassingen op Re * variërend van 40 tot 150.

De beginnende criterium is opgericht als de beweging van de enkel deeltje van de initiële evenwicht positie naar de volgende. Beeldverwerking is gebruikt om te bepalen van de wijze van begin van de beweging, d.w.z. rollen, glijden, heffen39,41. Te dien einde, wordt de hoek van de rotatie van mobiele bollen die handmatig zijn gemarkeerd gedetecteerd. Het algoritme tracks van de positie van de merken en vergelijkt deze met het midden van het gebied. Een voorlopige reeks experimenten werd uitgevoerd in beide experimentele opstellingen te verduidelijken dat de kritische Shields nummer onafhankelijk van eindige grootte effecten van de set-up en de relatieve stroom onderdompeling blijft. De experimentele methoden zijn zo ontworpen om uit te sluiten van een andere parameter afhankelijk van de kritische Shields nummer buiten Re * en geometrische eigenschappen van het sediment bed. De Re * is gevarieerd, met behulp van verschillende combinaties van de vloeistof-deeltjes. De kritische Shields nummer wordt gekenmerkt als een functie van de begrafenis graad, figure-introduction-1 , gedefinieerd door Martino et al. 37 als figure-introduction-2 waar figure-introduction-3 is de hoek van rust, d.w.z. de kritische hoek op welke motion treedt op54, en figure-introduction-4 is de mate van blootstelling, gedefinieerd als de verhouding tussen de oppervlakte van de dwarsdoorsnede effectief blootgesteld aan de stroom om de totale oppervlakte van de dwarsdoorsnede van de mobiele Parel.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

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 gewenste temperatuur (20 ° C).
    3. Monteer de aangepaste container met de reguliere substraat op de rheometer.
      1. Het regelmatige substraat uit de container nemen en reinig het oppervlak zorgvuldig met gedestilleerd water. Droog het oppervlak met een lens reinigingsdoek en verwijder eventuele resterende stof met een blower.
        Opmerking: De reguliere substraten zijn monolayers van 15 x 15 mm2 gebouwd van sferische ademkalk glaskralen (405.9 ± 8,7) µm.
      2. Met behulp van 0,4 mm dikte dubbelzijdige tape, bevestigen het regelmatige substraat in de container ervoor te zorgen dat het substraat center op een afstand van 21 mm vanaf de as draaien is.
      3. Plaats de aangepaste adapter op de rheometer plaat.
      4. Monteer de aangepaste circulaire container in de plaat ervoor te zorgen dat het plat voorste gedeelte wordt geconfronteerd met de imaging systeem ontworpen voor opname van de kant.
        Opmerking: Zorg ervoor dat de container volledig horizontaal met de waterstand (0.6 mm/m is). Voor dat doel, plaats de waterstand op de container parallel aan de achterkant van het apparaat en het niveau met de rheometer in hoogte verstelbare voetjes. Herhaal de procedure draaien van de waterstand: hoek van 90 graden.
    4. Schakel in de rheometer. Wacht totdat de procedure voor het opstarten is voltooid en de status 'ok' op het apparaatscherm verschijnt.
    5. Start de computer en de software van de rheometer. Initialiseren van de rheometer en stel de temperatuurregeling vanaf het bedieningspaneel van de software op de gewenste waarde (20 ° C).
    6. Monteer de aangepaste meetinstallatie. Set-up de nul kloof van de software.
      Opmerking: Voordat u de nul kloof, zorgen ervoor dat er geen mobiele kralen op de drager vervagen en dat de grenzen van het substraat niet gebogen. Een fout bij het vaststellen van de nul-kloof zal leiden tot een systematische fout in de berekening van de shear beoordelen en daarom in de latere waardering voor de kritische schilden nummer. Een absolute onzekerheid van 0.05 mm wordt aangenomen in de breedte van de tussenruimte bij de berekening van het kritische Shields-nummer.
    7. Til de meten plaat tot 30 mm en verwijderen.
    8. Vul de container met ongeveer 70 mL 100 mPa·s Silicone olie. Ervoor zorgen dat het niveau van de vloeistof in de container boven 2 mm blijft. De Silicone olie dient niet het bovenste gedeelte van de transparante plaat. Wacht ongeveer 15-20 min. voor het thermisch evenwicht. Gedurende die tijd, pas de imaging systemen (zie stap 2 van het protocol).
      Opmerking: De temperatuur die is bevestigd aan (295.15 ± 0.5) K hier wordt beheerd met een Peltier element verbonden met de rheometer en gemeten met een externe thermometer. Schommelingen van minder dan 0,5 K worden waargenomen tijdens de experimenten.
  2. Aanpassing van het imaging systeem.
    1. Schakel de 300 W Arc Xenon Lamp. Aanpassen van de flexibele lichtgeleider om te verlichten van de parel van de kant door de transparante muren van de container.
    2. Aanpassen van de lichtsterkte van de LED Voorkom sterke licht reflectie op het substraat.
    3. De imaging systeem ontworpen voor het opnemen van de particle beweging vanaf de bovenkant door de transparante meten plaat aanpassen.
      1. Start-up de denkbaar software van de computer en kies de monochrome profiel in het dialoogvenster start.
      2. Open de CMOS-camera van 768 x 576 van de imaging systeem geïnstalleerd op de bovenkant van de container. Opstarten van de live videobeelden.
      3. Pas de horizontale positionering fase tot het referentiepunt dat eerder is gemarkeerd in het midden van het substraat in het midden van de afbeelding wordt weergegeven.
      4. Pas de verticale positionering fase te concentreren op het substraat.
      5. Plaatst zorgvuldig een gemarkeerde ademkalk glazen bol (405.9 ± 8,7) µm.
      6. Zorg ervoor dat ten minste één van de merken geplaatst op een afstand van ongeveer 75% van de straal van de kraal of grotere uit de as van rotatie. Als dit niet het geval, verplaats handmatig het meten plaat om de beweging van de kraal naar de volgende positie van het evenwicht (Zie Figuur 2(a) als een referentie).
        Opmerking: Om ervoor te zorgen dat passende controle tijdens beweging de mobiele kralen zijn gemarkeerd met verschillende plekken gescheiden door ongeveer 45° (Zie Figuur 3(a)). De code bevat een eenvoudig besturingselement stroom instructie om te minimaliseren van mark misassignment ter berekening van de hoek van de rotatie. Voor verdere details verwijzen we naar Agudo et al. 201739.
      7. Open het dialoogvenster voor het instellen van de camera parameters en pas van de framerate tot 30 fps. Aanpassen van de blootstellingstijd om ervoor te zorgen dat de merken goed worden onderscheiden van de omtrek van de kraal.
        Opmerking: De ademkalk glazen bol ondergedompeld in een Silicone olie van 100 mPa·s vereist ongeveer 4 seconden van haar aanvankelijke standpunt naar de waterscheiding naar de naburige evenwicht positie te verplaatsen. Vandaar, een framerate van 30 fps toelaat een meetonzekerheid van minder dan 1%.
    4. Monteer de meten plaat aan de rheometer.
    5. Stel de meetafstand tot 2 mm.
      Opmerking: De focus van de top camera moet enigszins worden aangepast als gevolg van de aanwezigheid van de plaat van Plexiglas.
    6. De imaging systeem ontworpen voor het opnemen van de motie van de deeltjes uit de kant door de transparante microscoopglaasje aanpassen.
      1. Open de 4912 x 3684 CMOS-camera van de imaging systeem geïnstalleerd aan de voorzijde van de container en het opstarten van de live videobeelden.
      2. De verticale en de horizontale positionering fase geplaatst, parallel aan de rheometer totdat de gemarkeerde parel in het midden van de afbeelding verschijnt aanpassen.
      3. Pas de modulaire zoomlens totdat het gezichtsveld het bovenoppervlak van de ondergrond, de parel en het onderste deel van de meetinstrumenten schijf omvat.
      4. Pas de horizontale positionering fase geplaatst loodrecht op de rheometer te concentreren op de kraal.
      5. Open het dialoogvenster voor het instellen van de camera parameters en pas van de framerate tot 30 fps.
  3. Het bepalen van de kritische roterende snelheid voor het begin van de beweging.
    1. Lineair verhoging van de rotatiesnelheid, n, 0.02 0,05 omwentelingen per seconde in kleine stappen van 0.00025 omwentelingen per tweede met behulp van de rheometer software.
      1. In het venster van de meting, dubbelklik op de cel voor het besturingselementtype en het bereik van de snelheid van 0.02 tot 0.05 omwentelingen per seconde bewerken.
      2. Dubbelklik op de tijdsinstelling en voer het aantal meting wijst, 60, en de duur van elke meting, 5 s.
      3. Een tabel vertegenwoordigen de rotatiesnelheid als functie van de tijd instellen.
    2. Open de live videobeelden van de boven- en zijkant camera's. Beginnen met het opnemen van een video-sequence van beide camera's met behulp van het imaging software.
    3. Start de meting met de rheometer software.
      Opmerking: Een apart experiment met een grotere stap-grootte wordt aanbevolen om ongeveer schatten het snelheidsbereik waarbij de beginnende beweging zal gebeuren vóór stap 1.3.1.1. Op een afstand van 21 mm vanaf de as draaien en met behulp van de siliconenolie van 100 mPa·s, bijvoorbeeld, beweegt de glazen kraal met roterende snelheden van ongeveer 0,035 omwentelingen per seconde. Vandaar, dienstig is een bereik van 0.02 tot 0.05 omwentelingen per seconde voor het experiment.
    4. Zorgvuldig kijken naar de live videobeelden vanuit de top of vanuit de camera kant en de parel uit zijn evenwicht standpunt verdringt de meting vastloopt. Noteer de snelheid bij die de parel de separatrix naar de naburige evenwicht positie kruist. Het bekende roterende snelheid vertegenwoordigt de kritische roterende snelheid, nC. Het stoppen van de video-sequenties.
      Opmerking: Zorg ervoor dat de stap-grootte klein genoeg is dat de verhoging van de snelheid tijdens het tijdsinterval waarvoor de kraal verplaatsen van haar aanvankelijke standpunt naar de naburige niet meer dan 1% van de kritische waarde houdt.
    5. Plaats de kraal terug naar de oorspronkelijke positie. Dit kan gebeuren door handmatig de roterende plaat verplaatsen totdat de kraal één positie terug verdringt. Herhaal het experiment vijfmaal overwegende de gemiddelde kritische snelheid en de standaardafwijking.
    6. Herhaal de stappen 1.3.1 aan 1.3.5 met een verschillende gemarkeerde kraal in 2 aangrenzende posities naar het midden van het substraat.
  4. Het analyseren van de gegevens.
    1. Bepalen van de wijze van motie: de volgorde van de afbeeldingen eerder opgenomen vanaf de bovenkant of de kant met de algoritme zoals beschreven in Agudo et al. 201739analyseren.
    2. Bepalen van het kritische Shields-nummer en de afschuiving Reynolds getal.
      1. De kritische Shields-nummer te verkrijgen door de volgende vergelijking40
        figure-protocol-1(1)
        waar figure-protocol-2 is verkregen van stap 1.3.4, figure-protocol-3 is de kinematische viscositeit, figure-protocol-4 en figure-protocol-5 zijn respectievelijk, deeltjes en vloeibare dichtheden, figure-protocol-6 is de standaardversnelling van de zwaartekracht en figure-protocol-7 is de diameter van de mobiele Parel, aller ze bekend. figure-protocol-8 is de breedte van de tussenruimte, gedefinieerd als de afstand van de bovenkant van het substraat bollen aan de meet plaat, dat wil zeggen 2 mm en r is de radiale afstand van het deeltje van de as draaien, dat wil zeggen 21 mm.
      2. Verkrijgen van de shear Reynolds getal, Re * gebaseerd op de snelheid van de shear, uit de volgende vergelijkingen:
        figure-protocol-9(2)
    3. Herhaal de procedure vanaf 1.1.3 aan 1.4.2 met behulp van een verschillende reguliere substraat.
    4. Gebruik verschillende kraal dichtheden en verschillende vloeibare viscositeiten om te bestrijken een breed scala van de Re * van kruipende stromingscondities tot 1.

2. beginnende Particle beweging op het hydraulisch overgangs- en ruwe turbulente Regime.

Let op: De metingen zijn uitgevoerd in een aangepaste lage snelheid Wind-tunnel met open jet test sectie, Göttingen type.

  1. De imaging systeem voorbereiden.
    1. Fix het kwadratische substraat in het midden van het gedeelte van de test.
    2. Plaats een 5 mm aluminiumoxide kraal eerder gemarkeerde op de gewenste aanvangspositie (110 mm uit de voorrand en 95 mm van de zijrand).
    3. Sluit de high-speed camera gekoppeld aan de macrolens op de computer en de server inschakelt. Pas de macrolens totdat het doel parel duidelijk in de afbeelding is.
    4. De imaging-software op de computer te starten. Activeer "Live Camera", en de "Sample rate" ingesteld op 1000 fps.
    5. Zet de LED-lichtbron en aanpassen van de intensiteit, evenals de focus van de camera om een duidelijk beeld van het deeltje en haar merken.
      Opmerking: Zorg ervoor dat ten minste één van de merken geplaatst op een afstand van ongeveer 75% van de straal van de kraal of groter van de rotatie-as is (Zie Figuur 3(a) als een referentie).
  2. Het bepalen van de kritische ventilatorsnelheid voor het begin van de beweging.
    1. Stel de snelheid van de ventilator ver beneden de kritische waarde (ongeveer 1400 rpm voor de 5 mm aluminiumoxide parel).
    2. Start de opname door het indrukken van de trekker op de beeldbewerkingssoftware.
    3. Verhoging van de snelheid in stappen van ongeveer 4 tot 6 rpm elke 10 s tot beginnende beweging optreedt.
    4. Opmerking de waarde van de kritische snelheid op welke beginnende motion optreedt en de video-opname te stoppen.
    5. Zet een nieuwe gemarkeerde kraal op de dezelfde eerste plaats en herhaal de procedure vanaf 2.2.1 2.2.4 tien keer. Noteer de kritische snelheid voor elke meting.
    6. Herhaal de procedure vanaf 2.2.1 2.2.5 op dezelfde afstand van de voorrand maar op 65 en 125 mm van de zijrand, respectievelijk. Noteer de kritische snelheid voor elke meting.
  3. Voorbereiding van de constante temperatuur hot-wire anemometer (CTA).
    1. Stel de CTA controlefunctie naar stand-by en de weerstand van het decennium op 00.00. Overschakelen op het stopcontact en wacht ongeveer 15-20 min om op te warmen.
    2. Sluit de kortsluiting sonde en de controlefunctie CTA naar de weerstandsmeting. Pas de nul Ohm totdat de naald wordt geplaatst in het rode merk en terug de controlefunctie op stand-by overschakelen.
    3. Vervang de kortsluiting sonde door de sonde van miniatuur hot-wire. Schakel de controlefunctie CTA naar weerstandsmeting. Pas de schakelopties van de weerstand totdat de naald in het rode merk is geplaatst.
      Opmerking: De gemeten weerstand correspondeert met de koude weerstand van de miniatuur-sonde. De gemeten waarde moet in overleg met de waarde die door de fabrikant (3,32 Ω).
    4. Schakel de CTA functie stand-by en aanpassen van het decennium van de weerstand tot 5,5 Ω om een ratio overheat van ongeveer 65%.
    5. Het meten van de frequentierespons van de CTA bij de gemiddelde kritische snelheid (stap 2.2.4).
      1. Zet de ventilator en de draaisnelheid van de ventilator op de kritische waarde ongeveer 1400 rpm instelt. Schakel de oscilloscoop.
      2. Schakel de blokgolf generator van de CTA.
      3. Starten van de oscilloscoop software op de computer en open de CSV-module zodat de opname van de gegevens. Kies het kanaal (CH1) en sla de opnamegegevens d.w.z. tijd en de spanning, onder de naam van het gewenste bestand. Wacht totdat de metingen (ongeveer 3 min).
        Opmerking: De cut-off frequentie wordt berekend uit de responstijd waarop de spanning gedaald tot een niveau van - 3db (Zie Figuur 4(a)).
      4. De generator van de blokgolf in te schakelen en de CTA functie ingesteld op stand-by.
  4. Kalibreren van de CTA.
    1. Schakel de CTA functie zou werken. Zorg ervoor dat de sonde wordt aangepast tot een voldoende hoogte uit de buurt van de plaat, zodat het is gelegen in de zone van gratis stroom.
    2. Stel de draaisnelheid van de ventilator op 200 rpm. Meten van de streamwise snelheid in de zone van de gratis stroom met behulp van de anemometer waaier en lezen de spanning op de oscilloscoop.
    3. Herhaal stap 2.4.2 voor verschillende toerentallen met een vaste interval voor 50 rpm tot ongeveer 1450 rpm (een totaal van 26 luidt).
    4. Vaststellen van een correlatie tussen de rpm en de gemeten gratis-stream streamwise snelheid, figure-protocol-10 . Verkrijgen van de kritische snelheid, figure-protocol-11 , die overeenkomt met de kritische rotatiesnelheid voor elk van de metingen van stappen 2.2.5 tot en met 2.2.6. Bereken de gemiddelde snelheid voor kritische gratis-stream, figure-protocol-12 en de standaardafwijking van de metingen.
    5. Een correlatie tussen de snelheid en het voltage volgens een derdegraads polynoom pasvorm zijn vastgesteld:
      figure-protocol-13(3)
      Hier, figure-protocol-14 is de streamwise snelheid uitgedrukt in m/s, figure-protocol-15 is de spanning gemeten in Volt (V), en figure-protocol-16 zijn de fit coëfficiënten. De kalibratiekrommen worden weergegeven in Figuur 4(b) vóór en na de metingen van het profiel van de snelheid.
  5. Het meten van de streamwise snelheid met de positie van de muur-normal op kritieke omstandigheden.
    1. Verwijder de gemarkeerde parel van het substraat.
    2. Pas de handknop voor de horizontale positionering fase totdat de hete draad sonde is geplaatst op de gewenste aanvangspositie (110 mm uit de voorrand en 95 mm van de zijrand).
    3. Aanpassen zorgvuldig de handknop voor de verticale positionering fase tot de sonde is geplaatst als dicht mogelijk naar de oppervlakte van het substraat. Zie via de camera gekoppeld aan de macro-lens om ervoor te zorgen dat de draad niet aan het oppervlak van het substraat raakt. De waarde nul in het digitale niveau-indicator op die positie.
      Let op: De hete draad is zeer gevoelig en als het raakt het oppervlak het zal breken. Omwille van veiligheid, plaatsen we de sonde op een afstand van 0,05 mm boven de top van de bol substraat (Zie Figuur 1(e) als een referentie). Dit vertegenwoordigt een genormaliseerde muur-normal component figure-protocol-17 waar figure-protocol-18 is het beginpunt voor het meten van waarde, figure-protocol-19 de shear snelheid en figure-protocol-20 de kinematische viscositeit van lucht op bedrijfstemperatuur is. Merk op dat de waarde voor de beginkleur onder figure-protocol-21 waar de viscositeit is dominante55.
    4. De draaisnelheid van de ventilator aan de gemiddelde rotatiesnelheid waartegen de beginnende beweging optreedt, raadpleegt u stap 2.2.4. De snelheid van de vrije-stream komt dus overeen met figure-protocol-22 .
    5. Aanpassen van de samplefrequentie 1 kSa en het aantal monsters aan 6000 op de oscilloscoop (total bemonsteringstijd van 6 s). Kies het kanaal (CH1) en begin van de meting. Sla de opnamegegevens onder de gewenste bestandsnaam. Wacht totdat de metingen (ongeveer 3 min).
    6. De muur-normal positie van de sonde verhogen door een toename van 0,01 mm tot 0,4 mm, en een toename van 0,1 mm tot de hoogte van 10 mm. Dit komt overeen met een totaal van 137 punten voor de kromme van het snelheid-profiel. Opgenomen gegevens voor elke hoogte opslaan.
  6. Het analyseren van de gegevens.
    1. Bereken de gemiddelde snelheid van streamwise en de turbulente intensiteit voor elke muur-normale positie.
      1. Het zelf ontwikkeld algoritme om te evalueren van de statistische hoeveelheden worden uitgevoerd. Het script openen en selecteer de map met de kalibratiekromme en de opgeslagen gegevens voor elk van de gemeten hoogte.
        Opmerking: Het script berekent eerst de fit coëfficiënten van de ijkcurve zoals in Eq. 3. Voor elke hoogte, berekent het de momentane snelheid van streamwise, figure-protocol-23 door gebruik van Eq. 3 en berekent de tijdschaal integraal van de autocorrelatie methode56. Daarna, het berekent de tijdgemiddelde, figure-protocol-24 en de wortel vierkante snelheid, figure-protocol-25 , voor voorbeelden die worden gescheiden door twee keer de integraal tijd die nodig is voor de analyse van tijd-gemiddeld.
      2. Uitzetten van de dimensieloze verticale positie, figure-protocol-26 tegen de gemiddelde snelheid van dimensieloze streamwise tijd figure-protocol-27 , waarbij figure-protocol-28 is de diameter van de bollen van het substraat. Uitzetten figure-protocol-29 tegen de dimensieloze wortel vierkante snelheid figure-protocol-30 . Figuur 4 (c)-(d) toont de resultaten voor het geval van de 5 mm aluminiumoxide kraal.
    2. Bereken de snelheid van de afschuiving van de experimentele gegevens.
      1. Passen de dimensieloze tijd gemiddelde snelheid met de logaritmische snelheid distributie57
        figure-protocol-31(5)
        waar figure-protocol-32 is de snelheid van de shear, figure-protocol-33 is de von Kármán van constante en figure-protocol-34 is een constante die is afhankelijk van de shear Reynolds nummer26. De ononderbroken lijn in Figuur 4(c) is een logaritmische aanpassen aan de gemiddelde snelheid van tijd.
        Opmerking: De aanpassen aan de experimentele gegevens, het kan worden aangetoond dat de snelheid van de shear, figure-protocol-35 wordt gegeven door:
        figure-protocol-36(6)
        waar figure-protocol-37 is de logaritmische fit coëfficiënt en figure-protocol-38 20.
        De viskeuze sublaag, figure-protocol-39 blijft boven de bovenkant van de bollen substraat in onze experimenten. In de meest rigoureuze scenario moet Eq. 5 worden vervangen door de wet van de gemodificeerde snelheid gepresenteerd door Rotta20,58.
        figure-protocol-40(7)
        waar figure-protocol-41 en figure-protocol-42 . figure-protocol-43 is de viskeuze sublaag dikte die ongeveer kan worden berekend door figure-protocol-44 55.
        Het algoritme berekent direct de snelheid van de afschuiving van de pasvorm van experimentele gegevens naar EQ 5 en EQ 7. De blauwe symbolen in Figuur 4(c) vertegenwoordigen de pasvorm aan de experimentele gegevens volgens Eq. 7.
        Op Re * boven 70, figure-protocol-45 tot 5% van de diameter van de mobiele Parel, en met behulp van een pasvorm van Eq. 5 of Eq. 7 omvat een variatie op figure-protocol-46 binnen het vastgestelde bereik van onzekerheid. Ononderbroken lijn en blauwe symbolen in Figuur 4(c) bij een Re * van ongeveer 87,5 vergelijken.
    3. Bepalen van de wijze van motie: de volgorde van de afbeeldingen eerder opgenomen vanaf de kant met de algoritme zoals beschreven in Agudo et al. 201739analyseren.
    4. Bepalen van het kritische Shields-nummer en de afschuiving Reynolds getal.
      1. De kritische Shields-nummer te verkrijgen door de volgende vergelijking22
        figure-protocol-47(8)
        waar figure-protocol-48 is verkregen van stap 10.2, figure-protocol-49 en figure-protocol-50 zijn respectievelijk, deeltjes en vloeistof dichtheden, figure-protocol-51 is de standaardversnelling van de zwaartekracht en figure-protocol-52 is de diameter van de mobiele Parel, allemaal bekend.
      2. Verkrijgen van het deeltje Reynolds number, Re *, uit de volgende vergelijkingen:
        figure-protocol-53(9)
      3. Herhaal de procedure voor het meten van het profiel van de snelheid als functie van de muur-normaal-coördinaat, stap 2.5, op dezelfde afstand van de voorrand maar op 65 en 125 mm in de breedte richting, respectievelijk.
      4. Herhaal de procedure vanaf 2.1 te 2.6.4.3 met behulp van verschillende kraal maten en regelmatige substraten.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

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...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

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...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

De auteurs hebben niets te onthullen

Dankbetuigingen

De auteurs zijn dankbaar aan onbekende scheidsrechters voor waardevolle adviezen en Sukyung Choi, Byeongwoo Ko en Baekkyoung Shin voor de samenwerking bij het opzetten van de experimenten. Dit werk werd gesteund door de hersenen Busan 21 Project in 2017.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
MCR 302 Rotational RheometerAnton PaarInductie van schuine laminaire stroming
Measuring Plate PP25Anton PaarInductie van schuine laminaire stroming
Peltier System P-PTD 200Anton PaarHoud de temperatuur van siliconenoliën constant in het systeem bij laminaire stroming
Silicone oils with viscosities of approx. 10 and 100 mPasBasildon ChemicalsVloeistof die wordt gebruikt om de schuif in de deeltjes te induceren
Soda-lime glass beads of (405.9 ± 8.7) μmThe Technical Glass CompanyBouw van de reguliere substraten voor laminaire stromingsomstandigheden
Opto Zoom 70 Module 0.3x-2.2xWEISS IMAGING AND SOLUTIONS GmbHBeeldvormingssysteem voor het registreren van de kralenbeweging in de reometer
2 x TV-Tube 1.0x, D=35 mm, L=146.5 mmWEISS IMAGING AND SOLUTIONS GmbHBeeldvormingssysteem voor het registreren van de kralenbeweging in de reometer
UI-1220SE CMOS CameraIDS Imaging Development Systems GmbHBeeldvormingssysteem voor het registreren van de kralenbeweging in de reometer
UI-3590CP CMOS CameraIDS Imaging Development Systems GmbHBeeldvormingssysteem voor het registreren van de kralenbeweging in de reometer
Volpi IntraLED 3 - LED-lichtbron Volpi USABeeldvormingssysteem voor het registreren van de kralenbeweging in de reometer
Actieve lichtgeleider diameter 5mmVolpi USABeeldvormingssysteem voor het registreren van de kralenbeweging in de reometer
300 Watt Xenon Arc LampNewport CorporationBeeldvormingssysteem voor het registreren van de kralenbeweging in de reometer
Windtunnel met open jet testsectie, Göttingen type Tintschl BioEnergie und Strömungstechnik AGInductie van turbulente stroming
Glas bollen van (2.00 ± 0.10) mmGloches Zuid-KoreaBouw van de reguliere substraten voor turbulente stromingsomstandigheden
Alumina bollen van (5.00 ± 0.25) mmGloches Zuid-KoreaDoelwitbol voor experimenten
CTA Anemometer DISA 55M01Disa Elektronik A/S Meting van  stromingssnelheid in de windtunnel
Miniaure Wire Probe Type 55P15Dantec DynamicsMeting van  stromingssnelheid in de windtunnel
HMO2022 Digital Oscilloscope, 2 Analogue. Ch., 200MHzRohde & SchwarzMeting van  stromingssnelheid in de windtunnel
Phantom Miro eX1 High-speed CameraVision Research IncVisBeeldvormingssysteem voor het registreren van de kralenbeweging in de windtunnel
Canon ef 180mm f/3.5 l usm macrolensCanonBeeldvormingssysteem voor het registreren van de kralenbeweging in de windtunnel
Table LED LampGloches Zuid-KoreaBeeldvormingssysteem voor het registreren van de kralenbeweging in de windtunnel

Referenties

  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. 25, 213-221 (2008).
  3. Herrmann, H. Dune Formation in Traffic and Granular Flow. , Springer. Berlin. (2007).
  4. Stevanovic, V. D., et al. Analysis of transient ash pneumatic conveying over long distance and prediction of transport capacity. Powder Technol. 254, 281-290 (2014).
  5. Fan, F. -G., Soltani, M., Ahmadi, G., Hart, S. C. Flow-induced resuspension of rigid-link fibers from surfaces. Aerosol. Sci. Tech. 27, 97-115 (1997).
  6. Burdick, G., Berman, N., Beaudoin, S. Hydrodynamic particle removal from surfaces. Thin Solid Films. , 116-123 (2005).
  7. Chang, Y. Laboratory investigation of flume traction and transportation. Proceedings of the American Society of Civil Engineers. , 1701-1740 (1939).
  8. Paintal, A. A stochastic model of bed load transport. J. Hydraul. Res. 9, 527-554 (1971).
  9. Mantz, P. A. Incipient transport of fine grains and flakes by fluids-extended shield diagram. J. Hydr. Eng. Div.-Asce. 103, (1977).
  10. Yalin, M. S., Karahan, E. Inception of sediment transport. J. Hydr. Eng. Div.-Asce. 105, 1433(1979).
  11. Kuhnle, R. A. Incipient motion of sand-gravel sediment mixtures. J. Hydraul. Eng. 119, 1400-1415 (1993).
  12. Marsh, N. A., Western, A. W., Grayson, R. B. Comparison of methods for predicting incipient motion for sand beds. J. Hydraul. Eng. 130, 616-621 (2004).
  13. Vollmer, S., Kleinhans, M. G. Predicting incipient motion, including the effect of turbulent pressure fluctuations in the bed. Water Resour. Res. 43, (2007).
  14. Valyrakis, M., Diplas, P., Dancey, C. L., Greer, K., Celik, A. O. Role of instantaneous force magnitude and duration on particle entrainment. J. Geophys. Res.-Earth. 115, (2010).
  15. Dey, S., Ali, S. Z. Stochastic mechanics of loose boundary particle transport in turbulent flow. Phys. Fluids. 29, 055103(2017).
  16. Wiberg, P. L., Smith, J. D. Calculations of the critical shear stress for motion of uniform and heterogeneous sediments. Water Resour. Res. 23, 1471-1480 (1987).
  17. Ling, C. -H. Criteria for incipient motion of spherical sediment particles. J. Hydraul. Eng. 121, 472-478 (1995).
  18. Dey, S. Sediment threshold. Appl. Math. Model. 23, 399-417 (1999).
  19. Bravo, R., Ortiz, P., Pérez-Aparicio, J. Incipient sediment transport for non-cohesive landforms by the discrete element method (DEM). Appl. Math. Model. 38, 1326-1337 (2014).
  20. Ali, S. Z., Dey, S. Hydrodynamics of sediment threshold. Phys. Fluids. 28, 075103(2016).
  21. Yalin, M. S. Mechanics of sediment transport. , Pergamon Press. California. (1977).
  22. Graf, W. H., Sueska, L. Sediment transport in steep channels. Journal of Hydroscience and Hydraulic Engineering. 5, 233-255 (1987).
  23. Recking, A. An experimental study of grain sorting effects on bedload. , Lyon. Doctor in Sciences thesis, Institut National des Sciences Appliques de Lyon (2006).
  24. Roušar, L., Zachoval, Z., Julien, P. Incipient motion of coarse uniform gravel. J. Hydraul. Res. 54, 615-630 (2016).
  25. Miller, R. L., Byrne, R. J. The angle of repose for a single grain on a fixed rough bed. Sedimentology. 6, 303-314 (1966).
  26. Fenton, J., Abbott, J. Initial movement of grains on a stream bed: the effect of relative protrusion. Proceedings of the Royal Society of London A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 352, 523-537 (1977).
  27. Kirchner, J. W., Dietrich, W. E., Iseya, F., Ikeda, H. The variability of critical shear stress, friction angle, and grain protrusion in water-worked sediments. Sedimentology. 37, 647-672 (1990).
  28. Armanini, A., Gregoretti, C. Incipient sediment motion at high slopes in uniform flow condition. Water Resour. Res. 41, (2005).
  29. Chin, C., Chiew, Y. Effect of bed surface structure on spherical particle stability. J. Waterw. Port Coast. 119, 231-242 (1993).
  30. Whitehouse, R., Hardisty, J. Experimental assessment of two theories for the effect of bedslope on the threshold of bedload transport. Mar. Geol. 79, 135-139 (1988).
  31. Buffington, J. M., Montgomery, D. R. A systematic analysis of eight decades of incipient motion studies, with special reference to gravel-bedded rivers. Water Resour. Res. 33, 1993-2029 (1997).
  32. Charru, F., Mouilleron, H., Eiff, O. Erosion and deposition of particles on a bed sheared by a viscous flow. J. Fluid Mech. 519, 55-80 (2004).
  33. Loiseleux, T., Gondret, P., Rabaud, M., Doppler, D. Onset of erosion and avalanche for an inclined granular bed sheared by a continuous laminar flow. Phys. Fluids. 17, 103304(2005).
  34. Charru, F., Larrieu, E., Dupont, J. -B., Zenit, R. Motion of a particle near a rough wall in a viscous shear flow. J. Fluid Mech. 570, 431-453 (2007).
  35. Ouriemi, M., Aussillous, P., Medale, M., Peysson, Y., Guazzelli, É Determination of the critical Shields number for particle erosion in laminar flow. Phys. Fluids. 19, 061706(2007).
  36. Lobkovsky, A. E., Orpe, A. V., Molloy, R., Kudrolli, A., Rothman, D. H. Erosion of a granular bed driven by laminar fluid flow. J. Fluid Mech. 605, 47-58 (2008).
  37. Martino, R., Paterson, A., Piva, M. Onset of motion of a partly hidden cylinder in a laminar shear flow. Phys. Rev. E. 79, 036315(2009).
  38. Agudo, J., Wierschem, A. Incipient motion of a single particle on regular substrates in laminar shear flow. Phys. Fluids. 24, 093302(2012).
  39. Agudo, J., et al. Detection of particle motion using image processing with particular emphasis on rolling motion. Rev. Sci. Instrum. 88, 051805(2017).
  40. Agudo, J., et al. Shear-induced incipient motion of a single sphere on uniform substrates at low particle Reynolds numbers. J. Fluid Mech. 825, 284-314 (2017).
  41. Agudo, J., Dasilva, S., Wierschem, A. How do neighbors affect incipient particle motion in laminar shear flow? Phys. Fluids. 26, 053303(2014).
  42. Seizilles, G., Lajeunesse, E., Devauchelle, O., Bak, M. Cross-stream diffusion in bedload transport. Phys. Fluids. 26, 013302(2014).
  43. Seizilles, G., Devauchelle, O., Lajeunesse, E., Métivier, F. Width of laminar laboratory rivers. Phys. Rev. E. 87, 052204(2013).
  44. Hong, A., Tao, M., Kudrolli, A. Onset of erosion of a granular bed in a channel driven by fluid flow. Phys. Fluids. 27, 013301(2015).
  45. Derksen, J., Larsen, R. Drag and lift forces on random assemblies of wall-attached spheres in low-Reynolds-number shear flow. J. Fluid Mech. 673, 548-573 (2011).
  46. Happel, J., Brenner, H. Low Reynolds Number Hydrodynamics: With Special Applications to Particulate Media. , Martinuis Nijhoff. The Hague. (1983).
  47. Lajeunesse, E., et al. Fluvial and submarine morphodynamics of laminar and near-laminar flows: A synthesis. Sedimentology. 57, 1-26 (2010).
  48. Aussillous, P., Chauchat, J., Pailha, M., Médale, M., Guazzelli, É Investigation of the mobile granular layer in bedload transport by laminar shearing flows. J. Fluid Mech. 736, 594-615 (2013).
  49. Thompson, J. A., Bau, H. H. Microfluidic, bead-based assay: Theory and experiments. J. Chromatogr. B. 878, 228-236 (2010).
  50. Sawetzki, T., Rahmouni, S., Bechinger, C., Marr, D. W. In situ assembly of linked geometrically coupled microdevices. Proceedings of the National Academy of Sciences. 105, 20141-20145 (2008).
  51. Amini, H., Sollier, E., Weaver, W. M., Di Carlo, D. Intrinsic particle-induced lateral transport in microchannels. Proceedings of the National Academy of Sciences. 109, 11593-11598 (2012).
  52. Soepyan, F. B., et al. Threshold velocity to initiate particle motion in horizontal and near-horizontal conduits. Powder Technol. 292, 272-289 (2016).
  53. Deskos, G., Diplas, P. Incipient motion of a non-cohesive particle under Stokes flow conditions. International Journal of Multiphase Flow. , (2017).
  54. Julien, P. Y. Erosion and sedimentation. , Cambridge University Press. Cambridge. (2010).
  55. Jimenez, J. Turbulent flows over rough walls. Annu. Rev. Fluid Mech. 36, 173-196 (2004).
  56. O’neill, P., Nicolaides, D., Honnery, D., Soria, J. 15th Australasian Fluid Mechanics Conference. , The University of Sydney. 1-4 (2006).
  57. Schlichting, H. Boundary-Layer Theory. , McGraw-Hill. New York. (1979).
  58. Rotta, J. Das in wandnähe gültige Geschwindigkeitsgesetz turbulenter Strömungen. Arch. Appl. Mech. 18, 277-280 (1950).
  59. Schlichting, H., Gersten, K., Krause, E., Oertel, H. Boundary-layer theory. 7, Springer. (1955).
  60. Bruun, H. H. Hot-wire anemometry-principles and signal analysis. , Oxford: University Express. Oxford. (1995).
  61. Fan, D., Cheng, X., Wong, C. W., Li, J. -D. Optimization and Determination of the Frequency Response of Constant-Temperature Hot-Wire Anemometers. AIAA J. , 1-7 (2017).
  62. Valyrakis, M., Diplas, P., Dancey, C. L. Entrainment of coarse particles in turbulent flows: An energy approach. J. Geophys. Res.-Earth. 118, 42-53 (2013).
  63. Valyrakis, M., Diplas, P., Dancey, C. L. Entrainment of coarse grains in turbulent flows: An extreme value theory approach. Water Resour. Res. 47, (2011).
  64. Dey, S., Das, R., Gaudio, R., Bose, S. Turbulence in mobile-bed streams. Acta Geophys. 60, 1547-1588 (2012).
  65. Wu, F. -C., Chou, Y. -J. Rolling and lifting probabilities for sediment entrainment. J. Hydraul. Res. 129, 110-119 (2003).
  66. Leighton, D., Acrivos, A. The lift on a small sphere touching a plane in the presence of a simple shear flow. Z. Angew. Math. Phys. 36, 174-178 (1985).
  67. Tuyen, N. B., Cheng, N. -S. A single-camera technique for simultaneous measurement of large solid particles transported in rapid shallow channel flows. Exp. Fluids. 53, 1269-1287 (2012).
  68. Gollin, D., Bowman, E., Shepley, P. Methods for the physical measurement of collisional particle flows. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 26, 012017(2015).
  69. Amon, A., et al. Focus on Imaging Methods in Granular Physics. Rev. Sci. Instrum. 88, (2017).
  70. Mouilleron, H., Charru, F., Eiff, O. Inside the moving layer of a sheared granular bed. J. Fluid Mech. 628, 229-239 (2009).
  71. Diplas, P., et al. The role of impulse on the initiation of particle movement under turbulent flow conditions. Science. 322, 717-720 (2008).
  72. Coleman, N. L. A theoretical and experimental study of drag and lift forces acting on a sphere resting on a hypothetical streambed. International Association for Hydraulic Research, 12th Congress, proceedings. 3, 185-192 (1967).
  73. El-Gabry, L. A., Thurman, D. R., Poinsatte, P. E. Procedure for determining turbulence length scales using hotwire anemometry. , NASA Technical Reports NASA/TM-2014-218403 (2014).
  74. Roach, P. The generation of nearly isotropic turbulence by means of grids. Int. J. Heat Fluid Fl. 8, 82-92 (1987).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Tags

Kritisch Shields-getalRotationele RheometerLage-Snelheid WindtunnelHot-wire ProbeAfschuif-ReynoldsgetalLogaritmische SnelheidswetGemodificeerde WandwetRusthoek
Visueel gebaseerd karakterisering van de beginnende Particle beweging in regelmatige substraten: van laminaire turbulente omstandigheden
Neem contact met ons op
Aanbevelen aan de bibliotheek

Privacy

Gebruiksvoorwaarden

Beleidsoverzicht

Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. Alle rechten voorbehouden.