Distribution of medium-sand particles in flow above erodible bed at hight shear stress

0095348 - ÚH 2008 RIV SK eng J - Článek v odborném periodiku
Matoušek, Václav
Distribution of medium-sand particles in flow above erodible bed at hight shear stress.
[Rozdělení částic střednězrnného písku v proudu vody nad pohyblivým dnem za podmínek vysokého smykového napětí ve dně.]
Journal of Hydrology and Hydromechanics. Roč. 55, č. 4 (2007), s. 274-281. ISSN 0042-790X. E-ISSN 1338-4333
Grant CEP: GA ČR GA103/06/0428
Grant ostatní: GA MŠk(CZ) 1M0579
Výzkumný záměr: CEZ:AV0Z20600510
Klíčová slova: sheet flow * particle dispersion * suspension * concentration profile * bed shear stress
Kód oboru RIV: BK - Mechanika tekutin

The paper analyzes the concentration-profile measurements in a medium-sand-slurry current above an erodible stationary bed in a 150-mm pipe. The experiments revealed interesting effects of high shear stress on the shapes of concentration profiles across the flow above the bed. The analysis suggests that carrier turbulence is a prevailing dispersion mechanism within the upper part of the discharge area above the bed for flow conditions characterized by values of the ratio u*b/vt higher than say 4.5. It seems that the shearing action as an exclusive particle dispersion mechanism is confined to the region not far above the top of the bed. Apparently, the high shear stress at the top of the stationary bed is capable of producing turbulent suspension that transports a considerable amount of medium-sand particles (average delivered volumetric concentrations of transported particles up to 0.26) through the 150-mm pipe.

Příspěvek rozebírá koncentrační profily měřené v proudu pískovodní směsi nad pískovou sedlinou v potrubí a analyzuje možné disperzní mechanismy, jež udržují pískové částice v proudu směsi. Autorem provedené experimenty v laboratoři Technické univerzity v Delftu navazují na výzkum provedený dříve na Queen´s University v Kanadě. Analýza měření vedla ke zjištění, že zřejmě zdaleka ne všechny částice v proudu nad sedlinou jsou udržovány ve vznosu mezičásticovými kolizemi, a to zejména při proudění s vysokým smykovým napětím ve dně, tj. za vysokých hodnot Shieldsova čísla. Porovnání měřených profilů s teoretickými profily podle turbulentně disperzního modelu podpory částic se zahrnutím vlivu rušené sedimentace naznačilo, že významná část přepravovaných částic je v proudu udržována turbulentními víry nosné kapaliny. To umožňuje dosažení sledovaných vysokých hodnot dopravní koncentrace částic v proudu, jež by teoreticky nebylo možno dosáhnout ve smykovém proudění bez přítomnosti turbulentní suspenze.
Trvalý link: http://hdl.handle.net/11104/0004407