بصريا على أساس توصيف الحركة الجسيمات الأولية في ركائز العادية: من الصفحي الظروف المضطربة

حركة الجسيمات وليدة مصادفة في طائفة واسعة من العمليات الصناعية والطبيعية. وتشمل الأمثلة البيئية العملية الأولية للرواسب النقل في الأنهار والمحيطات، تآكل سرير أو تشكيل الكثبان الرملية بين أمور أخرى ^1،،من²³. هوائي نقل⁴، إزالة الملوثات أو تنظيف السطوح^5،6 من التطبيقات الصناعية النموذجية المتعلقة بظهور حركة الجسيمات.

نظراً لمجموعة واسعة من التطبيقات، ظهور حركة الجسيمات على نطاق واسع ودرست أكثر من قرن، معظمها تحت ظروف مضطربة^7،،من^{89،10،11، 12،13،،}من¹⁴¹⁵. قد طبقت العديد من النهج التجريبي لتحديد الحد الأدنى لبداية الحركة. وتشمل الدراسات المعلمات مثل الجسيمات رينولدز رقم^{13،16،17،18،،}من¹⁹²⁰، الغمر التدفق النسبي ^{21 , 22 , 23 , 24} أو عوامل هندسية من الزاوية repose^16،،من¹⁸²⁵، التعرض لتدفق^26،27،،من²⁸²⁹، الحبوب النسبي نتوء²⁹ أو سرير ستريمويسي المنحدر³⁰.

البيانات الحالية للحد الأدنى بما في ذلك ظروف مضطربة منتشرة على نطاق واسع^12،31 وكثيراً ما تبدو النتائج غير متناسقة²⁴. وهذا يرجع في معظمه إلى أن التعقيد الملازم لمراقبة أو تحديد معلمات التدفق تحت ظروف مضطربة^13،14. وإلى جانب ذلك، الحد الأدنى لحركة الترسبات بقوة يعتمد على الوضع للحركة، أي انزلاق، المتداول أو رفع¹⁷ وهي المعيار لوصف الحركة الوليدة³¹. قد يكون هذا الأخير غامضة في سرير رواسب التعرية.

خلال العقد الماضي، وقد درس الباحثون التجريبية الحركة الجسيمات الأولية في تدفقات الصفحي^32،،من^{3334،35،36،37، 38 , 39 , 40 , 41 , 42 , 43 , 44}، حيث طائفة واسعة من جداول طول التفاعل مع السرير تجنب⁴⁵. وفي العديد من السيناريوهات العملية يعني الترسيب، الجسيمات الصغيرة جداً والجسيمات عدد رينولدز يظل أقل من حوالي 5⁴⁶. من ناحية أخرى، تدفقات الصفحي قادرة على توليد أنماط هندسية كتموجات والكثبان الرملية كما تفعل تدفقات المضطرب^42،47. أظهرت سيميليتوديس في الأنظمة العلاجية على حد سواء لكي تعكس القياس في الفيزياء الأساسية⁴⁷ حيث يمكن الحصول على فكرة هامة لنقل الجسيمات من أفضل الخاضعة للنظام التجريبي⁴⁸.

تدفق الصفحي، لاحظت كارو وآخرون أن المحلية إعادة ترتيب سرير الحبيبية من شكل موحد الحجم الخرز، سرير ما يسمى أرمورينج، أدى إلى زيادة تدريجية عتبة لظهور الحركة حتى تحققت الظروف المشبعة ³²-ومع ذلك، يكشف الأدب، وعتبات مختلفة لظروف مشبعة بأسره الرواسب غير منتظمة مرتبة تبعاً لل^36،الإعداد التجريبية⁴⁴. قد يكون هذا التشتت نظراً لصعوبة مراقبة الجسيمات المعلمات مثل اتجاه ومستوى نتوء والاكتناز الرواسب.

والهدف الرئيسي من هذه المخطوطة لوصف بالتفصيل كيفية توصيف وليدة حركة واحدة من المجالات كدالة لخصائص هندسية من السرير الرواسب أفقية. ولهذا الغرض، نستخدم الهندسات العادية، تتألف من مونولاييرس حبات الثابتة رتبت بانتظام وفقا لتكوينات الثلاثي أو الدرجة الثانية. تم العثور على ركائز العادية مشابهة للتي نستخدمها في تطبيقات مثل القالب-الجمعية للجسيمات في موائع جزيئية فحوصات⁴⁹، التجميع الذاتي من ميكروديفيسيس في هندستها منظم المحصورة⁵⁰ أو الجوهرية الناجمة عن الجسيمات النقل في ميكروتشانيلس⁵¹. الأهم من ذلك، استخدام ركائز العادية يسمح لنا لتسليط الضوء على تأثير الهندسة المحلية والتوجه وتجنب أي الشك حول دور الحي.

في تدفق الصفحي، لاحظنا أن عدد دروع الحاسمة ازداد بنسبة 50% فقط اعتماداً على التباعد بين المجالين الركيزة ومن ثم تعرض حبة ل تدفق³⁸. وبالمثل، وجدنا أن عدد دروع حرجة تم تغييرها بما يصل إلى عامل من اثنين تبعاً لاتجاه الركيزة ل اتجاه تدفق³⁸. فقد لاحظنا أن الجيران غير متحرك تؤثر فقط بداية حبة المحمول إذا كانوا أقرب من الجسيمات حوالي ثلاثة أقطار⁴¹. فجرتها نتائج التجربة، وقد قدمنا مؤخرا نموذج تحليلي دقيق يتنبأ عدد دروع حاسمة في تحديد تدفق الزاحف⁴⁰. ويغطي النموذج بداية الحركة من العالية المعرضة الخرز المخفية.

الجزء الأول من هذه المخطوطات التي تتناول وصف الإجراءات التجريبية المستخدمة في الدراسات السابقة في القص عدد رينولدز، Re *، أقل من 1. تدفق الصفحي فعل مع رهيوميتير تناوب مع تكوين موازية. في هذا الحد رقم رينولدز منخفضة، الجسيمات لا يفترض أن يتعرض أي تذبذب السرعة²⁰ ويطابق النظام التدفق السلس هيدروليكيا ما يسمى حيث هو مغمورة الجسيمات داخل الطبقة الثانوية لزج.

حالما يتم إنشاء الحركة الوليدة في التدفق الصفحي، دور الاضطراب يمكن أن تصبح أكثر وضوحاً. بدافع من هذه الفكرة، علينا الأخذ بإجراءات تجريبية رواية في الجزء الثاني من البروتوكول. استخدام نفق رياح سرعة منخفضة غوتينغن مع قسم الاختبار جت مفتوحة، الدروع الحرجة يمكن تحديد العدد في واسعة النطاق لإعادة * بما في ذلك تدفق هيدروليكيا الانتقالية ونظام مضطرب. يمكن أن توفر النتائج التجريبية فكرة هامة حول كيفية التصرف القوى والعزوم على جسيمات بسبب تدفق المضطرب اعتماداً على هندسة الركيزة. وعلاوة على ذلك، يمكن استخدام هذه النتائج كأساس مرجعي لنماذج أكثر تطورا في عالية الطاقة المتجددة * بطريقة مماثلة أن الأعمال السابقة في التدفق الصفحي وقد استخدمت لإطعام نصف النماذج الاحتمالية⁵² أو للتحقق من صحة النماذج العددية الأخيرة⁵³. نحن نقدم بعض الأمثلة التمثيلية للتطبيقات في Re * تتراوح من 40 إلى 150.

يتم تأسيس معيار أولية كحركة الجسيمات واحدة من موقفها التوازن الأولى إلى المرحلة التالية. يستخدم لتحديد طريقة ظهور الحركة، أي معالجة الصور المتداول، الانزلاق، رفع^39،41. ولهذا الغرض، يتم الكشف عن زاوية دوران لمجالات المتنقلة التي تم وضع علامة عليها يدوياً. يتتبع موضع العلامات الخوارزمية ويقارنه مع مركز الكرة. مجموعة أولية من تجارب أجريت في كل الهياكل التجريبية لتوضيح أن عدد دروع الحرجة يظل مستقلاً عن آثار حجم محدود للإعداد والغمر التدفق النسبي. وهكذا صممت الأساليب التجريبية لاستبعاد أي معلمة أخرى اعتماداً على عدد دروع الحاسمة وراء إعادة * وخصائص هندسية من السرير الرواسب. Re * هي متنوعة باستخدام تركيبات مختلفة من الجسيمات السائل. ويتسم عدد دروع الحرجة كدالة لدرجة الدفن، ، ومعرفة بواسطة مارتينو et al. ³⁷ ك حيث هي زاوية السكون، أي زاوية حرجة في الحركة التي تحدث⁵⁴، و درجة التعرض، يعرف بأنه النسبة بين مساحة مقطعية فعالية عرضه للتدفق إلى إجمالي مساحة مقطعية حبة متنقلة.