JoVE Logo
Authors
Contact Us

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • תוצאות
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

שתי שיטות שונות עבור אפיון של חלקיק התחלתית של חרוז אחד כפונקציה של הגיאומטריה מיטה משקעים מן למינריות לזרימה מערבולות מוצגים.

Abstract

שתי שיטות שונות לקביעת סף חלקיק כפונקציה של מאפיינים גיאומטריים של המיטה מ למינריות ותנאים של זרימת מערבולות ניסיוני מוצגים. לצורך כך התנועה התחלתית של חרוז אחד הוא למד על מצעים רגיל מורכבת טפט של קבוע כדורים בגודל אחיד שמסודרים באופן קבוע נבחרים בסימטריות משולש וריבועיות. הסף מאופיין על ידי מספר המגנים קריטי. הקריטריון תחילתה של תנועה מוגדר העקירה מיקום שיווי המשקל המקורי לאחת השכנות. העקירה, המצב של תנועה מזוהים עם מערכת הדמיה. זרימה שכבתית מושרה באמצעות rheometer של הסיבוב עם תצורת הדיסק מקבילים. הטיה מספר ריינולדס נשאר מתחת 1. הזרם מערבולות מושרה במנהרת רוח במהירות נמוכה עם סעיף מבחן פתוח סילון. מהירות אוויר מוסדר עם ממיר תדר על המאוורר מפוח. הפרופיל מהירות נמדד גשש תיל חם מחובר מד רוח סרט חם. הטיה מספר ריינולדס נע בין 40 ל- 150. החוק מהירות לוגריתמי ואת החוק ששונה קיר שהוצגו על ידי ולומברדיה משמשים כדי להסיק את מהירות הטיה מנתוני ניסיוני. האחרון הוא עניין מיוחד כאשר החרוז ניידים חשוף חלקית לזרימה מערבולות המשטר הידראולית תנוחת כביכול. מאמץ גזירה מוערכת תחילתה של תנועה. כמה תוצאות המחשה מציג ההשפעה החזקה של זווית השיפוע הטבעי, החשיפה של החרוז להטיית זרימה מיוצגים שני משטרים.

Introduction

חלקיק התחלתית הוא נתקל במגוון רחב של תהליכים תעשייתיים וטבעיים. הסביבה דוגמאות התהליך הראשוני של משקעים תחבורה הנהר, אוקיינוסים, מיטה שחיקה או חולית היווצרות בין היתר 1,2,3. שינוע4פנאומטיים, הסרת מזהמים או ניקוי של משטחים5,6 הם יישומים תעשייתיים המערבים את התחלתה של חלקיק.

בשל המגוון רחב של יישומים, תחילתה של חלקיק בהרחבה נחקרה יותר ממאה, בעיקר תחת תנאים הסוערים7,8,9,10,11, 12,13,14,15. גישות ניסיוניות רבות הוחלו לקביעת הסף תחילתה של תנועה. הלימודים כוללים פרמטרים כגון החלקיק ריינולדס מספר13,16,17,18,19,20, שירידות לזרימה יחסית 21 , 22 , 23 , 24 או גורמים גיאומטריות כמו הזווית של נחת16,18,25, חשיפה זרימה26,27,28,29, דגן יחסית תיתכן29 או מדרון מיטה streamwise30.

הנתונים העדכניים על הסף לרבות תנאים הסוערים בהרחבה פזורים12,31 , התוצאות לעיתים קרובות נראים לא עקביים24. זאת בעיקר בשל המורכבות הטבועה של שליטה או קביעת מפרמטרי הזרם תחת תנאים הסוערים13,14. חוץ מזה, הסף עבור תנועה משקעים בחוזקה תלוי במצב של תנועה, כלומר הזזה, מתגלגל או הרמת17 , הקריטריון לאפיין תנועה התחלתית31. האחרון עשוי להיות דו משמעי מיטה משקעים erodible.

במהלך העשור האחרון, ניסיוני חוקרים חקרו חלקיק התחלתית בשכבתית זורם32,33,34,35,36,37, 38 , 39 , 40 , 41 , 42 , 43 , 44, איפה ספקטרום רחב של פיסיקליות אינטראקציה עם המיטה להימנע45. על תרחישים מעשיים רבים רומז שיקוע, החלקיקים הם קטנים למדי ואין החלקיק מספר ריינולדס נותר נמוך יותר על 546. מצד שני, זורם שכבתית מסוגלים ליצור תבניות גיאומטריות כמו אדוות והדיונות כמו מערבולות42,47. Similitudes של שני משטרי הוכחו לשקף אנלוגיות ב כבסיס פיזיקה47 כך תובנה חשובה עבור הובלה של חלקיקים ניתן להשיג טוב יותר מבוקר מערכת ניסויית48.

בזרימה שכבתית, Charru. et al. הבחין כי הביא התארגנות מחודשת המקומי של מיטה פרטנית של החרוזים בגודל אחיד, כביכול המיטה armouring, עלייה פרוגרסיבית הסף תחילתה של תנועה עד רוויה תנאים הושגו 32. ספרות, עם זאת, מגלה סף שונים עבור תנאים רווי במיטות משקעים ומתפשטים מסודרים בהתאם הגדרת ניסיוני36,44. פיזור זה יכול להיות בגלל הקושי של השליטה החלקיקים פרמטרים כגון התמצאות, תיתכן רמה הקומפקטיות של המשקעים.

המטרה העיקרית של כתב יד זה היא לתאר בפרוטרוט כיצד לאפיין את התנועה התחלתית של הספירות יחיד כפונקציה של מאפיינים גיאומטריים של המיטה משקעים אופקי. לצורך כך נשתמש גיאומטריות רגיל, המורכב monolayers של חרוזים קבוע באופן קבוע מסודרים לפי תצורות משולש או ריבועיות. מצעים רגיל דומה כי אנו משתמשים נמצאים ביישומים כגון עבור התבנית-ההרכבה של חלקיקי microfluidic מבחני49, הרכבה עצמית של microdevices מוקף גיאומטריות מובנות50 או מהותי הנוצרות על-ידי חלקיקים תחבורה ב microchannels51. חשוב יותר, באמצעות מצעים רגיל מאפשר לנו להדגיש את ההשפעה של הגיאומטריה המקומי ואת כיוון וכדי למנוע כל dubiety על תפקידו של השכונה.

בזרימה שכבתית, הבחנו כי המספר מגינים קריטי גדל ב-50% בלבד בהתאם המרווח בין הספירות את המצע ובכך את חשיפת החרוז הזרימה38. בדומה לכך, מצאנו כי המספר מגינים קריטי ששונו על-ידי עד פי שניים בהתאם הכיוון של המצע כיוון זרימת38. שמנו לב כי השכנים משותק משפיעות רק תחילתה של החרוז נייד אם הם היו קרובים יותר חלקיקים על שלושה קטרים41 בעקבות ממצאי הניסוי, לאחרונה הוצגו מודל אנליטי קפדני אשר מנבאת המספר מגינים קריטי מגבלת זוחל זרימה40. המודל מכסה תחילתה של תנועה מן חשוף מאוד חרוזים מוסתרים.

החלק הראשון של כתב יד זה עוסק בתיאור בהליך ניסיוני בשימוש במחקרים קודמים על הטיה מספר ריינולדס, Re *, נמוך מ-1. זרימה שכבתית מושרה עם rheometer המסתובבת עם תצורת מקבילים. המגבלה מספר ריינולדס נמוך, החלקיק לא אמור לחוות תנודות בכל מהירות20 , המערכת תואמת את זרימת הידראולית חלקה כביכול שבו החלקיק שקוע בתוך השכבה צמיגה.

לאחר תחילת תנועה במהירות זרימה שכבתית הוא הוקם, תפקידו של מערבולת יכול להיות ברור יותר. מוטיבציה מאת הרעיון הזה, אנחנו מציגים הליך ניסיוני הרומן של החלק השני של הפרוטוקול. באמצעות במנהרת רוח במהירות נמוכה גטינגן עם סעיף מבחן פתוח סילון, המגנים קריטי מספר יכול להיקבע ב רחב טווח של רי * כולל את תנוחת הידראולית ואת המשטר הסוערים. תוצאות הניסוי יכול לספק תובנה חשובה לגבי איך torques וכוחות לפעול על חלקיק בשל הזרם מערבולות בהתאם הגיאומטריה של המצע. חוץ מזה, תוצאות אלו יכול לשמש תקן ביצוע עבור דגמים מתוחכמים יותר-Re גבוהה * באופן דומה כי לעבוד בעבר בזרימה שכבתית שימש להאכיל חצי מודלים הסתברותיים52 או כדי לאמת את מספרי הדגמים האחרונים53. נציג כמה דוגמאות מיצגות של יישומים ב- Re * הנע בין 40 ל-150.

הקריטריון התחלתית היא הוקמה בתור התנועה של החלקיק בודד ממיקומו שיווי משקל הראשוני בפעם הבאה. עיבוד תמונה משמשת כדי לקבוע את המצב של היווצרות תנועה, כלומר מתגלגל, הזזה, הרמת39,41. לצורך כך מזוהה את זווית הסיבוב של תחומים ניידים שסומנו באופן ידני. האלגוריתם עוקב אחר המיקום של הסימנים ומשווה אותו עם המרכז של הכדור. סט ראשוני של ניסויים נערך בשני set-ups ניסיוני להבהיר מספר המגנים קריטית נותרת ללא תלות בגודל סופי השפעות לזרימה יחסית שירידות הקמה. השיטות ניסיוני נועדו ובכך לא לכלול כל פרמטר אחר תלוי המספר מגינים קריטי מעבר Re * מאפיינים גיאומטריים של המיטה משקעים. רי * מגוון באמצעות צירופים נוזל-חלקיקים שונים. המספר מגינים קריטי מאופיין כפונקציה של מידת קבורה, figure-introduction-7276 , המוגדר על ידי מרטינו. et al. 37 כמו figure-introduction-7422 בו figure-introduction-7494 היא זווית השיפוע, קרי הזווית הקריטית-איזו תנועה מתרחשת54, ו figure-introduction-7656 היא מידת החשיפה, מוגדר כיחס בין האזור חתך הרוחב חשוף ביעילות זרימת אל אזור חתך הרוחב הכולל של החרוז ניידים.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

1. חלקיק התחלתית ב מגבלת זרימה זוחל.

הערה: המדידות נערכות על הסיבוב rheometer שהשתנה עבור יישום ספציפי זה.

  1. הכנת את Rheometer.
    1. לחבר את אספקת האוויר rheometer על מנת למנוע פגיעה מהכדורים אוויר. . פתח את הברז מלבד מסנני האוויר עד בלחץ של 5 ברים במערכת מושגת
    2. לחבר את סירקולטור נוזל לצלחת מדידה. ודא כי הצינורות של הרכיב Peltier מחוברים את rheometer. . הפעילי את הנוזלים סירקולטור ולהגדיר את הטמפרטורה הרצויה (20 ° C).
    3. הר המכולה מותאם אישית המכיל את המצע רגיל על rheometer.
      1. קח את המצע רגיל מתוך המכולה, לנקות את השטח היטב עם מים מזוקקים. לייבש את פני השטח עם עדשה ניקוי בד, להסיר את האבק שיורית אפשרי עם מפוח.
        הערה: מצעים רגילים הם monolayers של 15 x 15 מ מ2 בנוי מ כדורית סודה ליים חרוזי זכוכית של מיקרומטר (405.9 ± 8.7).
      2. באמצעות הקלטת דו צדדית בעובי 0.4 מ מ, לתקן את המצע רגיל לתוך להבטיח מיכל זה המרכז המצע במרחק של 21 מ מ מן הציר מפנה.
      3. במקום המתאם אישית על הלוח rheometer.
      4. הר המכולה מעגלי מותאם אישית לתוך צלחת להבטיח כי המקטע הקדמי שטוח פונה מערכת ההדמייה תוכנן עבור הקלטה בצד.
        הערה: ודא המיכל לגמרי אופקי עם מפלס המים (0.6 מ"מ/m). למטרה זו, במקום מפלס המים על המכולה במקביל לחלק האחורי של המכשיר, רמה עם כפות הרגליים מתכוונן rheometer. חזור על הפעולות מפנה מפלס המים ב- 90 מעלות.
    4. . הפעילי את rheometer יש להמתין עד סיום ההליך האתחול, מצב "אישור" מופיע על מסך המכשיר.
    5. הפעל את המחשב ואת התוכנה rheometer. אתחל את rheometer ולהגדיר את בקרת טמפרטורה מלוח הבקרה של התוכנה הערך הרצוי (20 ° C).
    6. הר מערכת מדידה המותאמות אישית. הגדרת הפער אפס מתוך התוכנה.
      הערה: לפני הגדרת הפער אפס, ודא כי יש חרוזים ניידים אין על המצע, כי הגבולות המצע לא מקופלות. שגיאה בקביעת הפער האפס יוביל טעות שיטתית בחישוב של הטיה קצב ומספר ולכן במדידה עוקבות המגנים קריטי. חוסר ודאות מוחלטת של מ מ 0.05 המוגדרת ברוחב המרווח בעת חישוב המספר מגינים קריטי.
    7. הרם את הצלחת מדידה עד 30 מ"מ, להסיר אותו.
    8. למלא את המיכל כ 70 מ ל שמן סיליקון 100 mPa·s. ודא כי הרמה של הנוזל במכל נשאר מעל 2 מ מ. שמן סיליקון לא אמור לכסות את החלק העליון של לוח שקוף. להמתין כ- 15-20 דקות לצורך שיווי משקל תרמי. במהלך זמן זה, להתאים את מערכות הדמיה (ראה שלב 2 מתוך הפרוטוקול).
      הערה: הטמפרטורה שמתוקנת כדי (295.15 ± 0.5) K, נשלטת עם אלמנט Peltier מחובר את rheometer ואת נמדד עם מדחום חיצוני. תנודות של פחות מ- 0.5 K הם נצפו במהלך הניסויים.
  2. התאמת מערכת ההדמייה.
    1. להחליף את הנורה קסנון קשת W 300. להתאים את המדריך אור גמיש כדי להאיר את החרוז מהצד דרך הקירות השקופים של הגורם המכיל.
    2. התאם את עוצמת אור LED כדי למנוע השתקפות אור חזק על המצע.
    3. להתאים את מערכת ההדמייה תוכנן עבור הקלטה של חלקיק מן הפסגה דרך הצלחת מדידה שקוף.
      1. סטארט-אפ תוכנת הדמיה מן המחשב ובחר לפרופיל בשחור-לבן של תיבת הדו-שיח ' התחלה '.
      2. פתח את המצלמה CMOS 768 x 576 של מערכת ההדמייה מותקן על גג המכולה. הפעלת וידאו חי.
      3. התאם את הבמה מיקום אופקי עד מצב הפניה סומן בעבר במרכז המצע מופיע במרכז התמונה.
      4. התאם את הבמה מיקום אנכי למקד המצע.
      5. מניחים בזהירות כדור זכוכית מסומן סודה ליים של מיקרומטר (405.9 ± 8.7).
      6. ודא כי לפחות אחד מסימני ממוקמת במרחק של-75% של הרדיוס חרוז או גדול מ לציר הסיבוב. אם זה לא המקרה, להעביר באופן ידני מדידת צלחת כדי להשיג את התנועה של החרוז למצב שיווי משקל הבא (ראה איור 2(א) כאסמכתא).
        הערה: כדי להבטיח פיקוח נאות בזמן תנועה החרוזים ניידים מסומנים מספר כתמים המופרדות על-ידי כ 45 מעלות (ראה איור 3(א)). הקוד כולל הצהרה זרימת בקרה פשוטים כדי למזער את מארק misassignment על מנת לחשב את זווית הסיבוב. לפרטים נוספים, אנו מתייחסים Agudo. et al. 201739.
      7. פתח את תיבת הדו-שיח הגדרת הפרמטרים המצלמה וכוונן את קצב הפריימים כדי 30 fps. להתאים את זמן החשיפה כדי להבטיח כי הסימנים כראוי נבדלים למתחם חרוז.
        הערה: הספרה מזכוכית סודה ליים שקוע לתוך שמן סיליקון טובה של 100 mPa·s דורש 4 שניות לערך כדי להעביר את מיקומו ההתחלתי פרשת המים למצב שיווי משקל שכנות. לפיכך, framerate של 30 fps היתרי עלולים להיות פחות מ 1%.
    4. הר בלוח מדידה rheometer.
    5. הגדר את מרחק מדידה 2 מ מ.
      הערה: המוקד של המצלמה העליונה חייבת להיות מעט והשתלב בשל נוכחותם של לוח פרספקס.
    6. להתאים את מערכת ההדמייה תוכנן עבור הקלטה של חלקיק מן הצד דרך השקופית מיקרוסקופ שקוף.
      1. פתח את המצלמה CMOS 4912 x 3684 של מערכת ההדמייה מותקן בחזית של מיכל, להפעיל את הווידאו החי.
      2. התאם האנכי והשלב מיקום אופקי להציב במקביל rheometer עד החרוז מסומן מופיע במרכז התמונה.
      3. התאם את ההגדלה מודולרית עד שדה הראייה כולל המשטח העליון של המצע החרוז, החלק התחתון של הדיסק מדידה.
      4. להתאים את הבמה מיקום אופקי מניחים בניצב rheometer להתמקד על החרוז.
      5. פתח את תיבת הדו-שיח הגדרת הפרמטרים המצלמה וכוונן את קצב הפריימים כדי 30 fps.
  3. לקבוע את מהירות סיבוב קריטי תחילתה של תנועה.
    1. להגדיל באופן ליניארי את מהירות הסיבוב, n, מ 0.02 עד 0.05 סיבובים בשניה במרווחים קטנים של מהפכות 0.00025 לאדם השני באמצעות התוכנה rheometer.
      1. בחלון ' מדידה ', לחץ פעמיים על התא עבור סוג הפקד, לערוך את הטווח של מהירות מ 0.02 עד 0.05 סיבובים בשניה.
      2. לחץ פעמיים על ההגדרה ' שעה ' והזן את מספר המדידות נקודות, 60 ומשך הזמן של כל אחת מהמידות, 5 s.
      3. הגדר טבלה המייצגת את מהירות הסיבוב כפונקציה של הזמן.
    2. תפתח הווידאו החי המצלמות ואת הצד העליון. . תתחיל להקליט וידאו-רצף של שתי המצלמות שימוש בתוכנת הדמיה
    3. להתחיל את המדידה באמצעות התוכנה rheometer.
      הערה: ניסוי ראשוני עם גודל צעד גדול יותר מומלץ לפני שלב 1.3.1.1 כדי לאמוד את טווח מהירות שבה התנועה התחלתית יקרה בערך. במרחק של 21 מ מ הציר מפנה ושימוש שמן סיליקון 100 mPa·s, למשל, חרוז זכוכית נע ב סיבוב למהירות של 0.035 סיבובים בשניה. לפיכך, טווח מ 0.02 0.05 סיבובים בשניה נראה מתאים לניסוי.
    4. בדוק היטב הווידאו החי מהחלק העליון או מן המצלמה בצד ולהפסיק את המדידה כאשר החרוז מזיחה ממיקומו שיווי משקל. שימו לב למהירות שבה החרוז חוצה את ספרטריקס למצב שיווי משקל שכנות. מהירות סיבוב ציין מייצגת את המהירות מסתובב קריטי, nC. עוצרים את הסרטונים-הרצפים.
      הערה: ודא כי גודל צעד קטן מספיק כי העלייה של מהירות במהלך מרווח זמן הדורש החרוז ממיקומו הראשוני לעבור אחת השכנות אינו כרוך יותר מ 1% של הערך הקריטי.
    5. המקום החרוז בחזרה למיקומו המקורי. ניתן לבצע זאת על-ידי הזזת ידנית הצלחת המסתובבת עד החרוז מזיחה מצב אחד בחזרה. חזור על הניסוי חמש פעמים וציין את מהירות קריטית רעה ואת סטיית התקן.
    6. חזור על השלבים 1.3.1 כדי 1.3.5 עם חרוז מסומן שונים ב- 2 עמדות סמוכים למרכז המצע.
  4. ניתוח הנתונים.
    1. לקבוע את המצב של תנועה: לנתח את רצף תמונות שתועדו קודם לכן מהחלק העליון או מן הצד עם האלגוריתם כפי שמתואר Agudo. ואח 201739.
    2. לקבוע את מספר המגנים קריטי, ההטיה של מספר ריינולדס.
      1. לקבל את מספר המגנים קריטי המשוואה הבאה40
        figure-protocol-6986(1)
        איפה figure-protocol-7066 התקבל מ שלב 1.3.4, figure-protocol-7154 הוא צמיגות קנטית, figure-protocol-7241 , figure-protocol-7312 הם חלקיקים וצפיפות נוזלי, בהתאמה, figure-protocol-7415 הוא תאוצת הכובד ו- figure-protocol-7509 הוא בקוטר חרוז ניידים, כל להם. figure-protocol-7609 הרוחב הפער, מגדירים את המרחק מהחלק העליון של מרחבי המצע לבסיס מדידה, כלומר 2 מ מ ו- r הוא המרחק רדיאלי של החלקיק מן הציר מפנה, כלומר 21 מ מ.
      2. להשיג את ההטיה מספר ריינולדס, Re * בהתבסס על המהירות הטיה, מן המשוואות הבאות:
        figure-protocol-7939(2)
    3. חזור על ההליך מן 1.1.3 1.4.2 באמצעות מצע קבוע שונים.
    4. השתמש צפיפויות שונות חרוז צמיגויות נוזלים שונים על מנת לכסות את מגוון רחב של רי * מתנאי זרימה זוחל עד 1.

2. התחלתית חלקיק-המשטר הסוערים הידראולית המעבר ומחוספס.

הערה: המדידות נערכות מותאם אישית במהירות נמוכה-מנהרת עם סעיף מבחן פתוח סילון, סוג גטינגן.

  1. הכנת מערכת ההדמייה.
    1. לתקן את המצע ריבועית באמצע סעיף מבחן.
    2. המקום חרוז אלומינה 5 מ מ שסומן קודם לכן במיקום הראשוני הרצוי (110 מ מ מהקצה המובילים ו- 95 מ מ מהקצה בצד).
    3. חבר את המצלמה במהירות גבוהה מצמידים את עדשת מאקרו למחשב, הפעילו את זה. התאם את עדשת מאקרו עד החרוז יעד ברור בתמונה.
    4. ליזום את תוכנת הדמיה במחשב. להפעיל "מצלמת לחיות", ולהגדיר "בקצב הדגימה" 1000 fps.
    5. לעבור על מקור האור LED ולהתאים את העוצמה, כמו גם המוקד של המצלמה כדי להשיג תמונה ברורה של החלקיק וסימני שלה.
      הערה: ודא כי לפחות אחד מסימני היא ממוקמת במרחק של-75% של הרדיוס חרוז או גדול מ לציר הסיבוב (ראה איור 3(א) כאסמכתא).
  2. קביעת מהירות המאוורר קריטי תחילתה של תנועה.
    1. הגדר את מהירות מאוורר היטב מתחת לערך קריטי (בערך 1400 סל ד עבור חרוז אלומינה 5 מ מ).
    2. להתחיל את ההקלטה על ידי לחיצה על ההדק על תוכנת הדמיה.
    3. להגדיל את המהירות בשלבים של 4-6 סל"ד כל 10 s עד תחילת תנועה מתרחשת.
    4. הערה הערך מהירות קריטית איזו תנועה התחלתית מתרחשת ולעצור את רצף וידאו.
    5. מקום חרוז מסומן חדש במיקום הראשוני זהה וחזור ההליך מ- 2.2.1 2.2.4 עשר פעמים. שימו לב מהירות קריטית עבור כל אחת מהמידות.
    6. חזור על ההליך מ- 2.2.1 2.2.5 באותו המרחק מהקצה מובילים, אבל 65 ו 125 מ"מ מהקצה בצד, בהתאמה. שימו לב מהירות קריטית עבור כל אחת מהמידות.
  3. הכנת הטמפרטורה קבועה להתניע מד רוח (CTA).
    1. הגדר פונקציית הבקרה CTA לעמוד ליד וההתנגדות עשור השעה 00:00. . הפעילי את הכוח הראשי והמתן כ 15-20 דקות להתחמם.
    2. תחבר את המכשיר shorting ולעבור פונקציית הבקרה CTA מדידת התנגדות. התאם את אוהם אפס עד המחט מושם בסימון אדום, לעבור חזרה פונקציית הבקרה במצב המתנה.
    3. החלף את החללית shorting על ידי החללית hot-wire זעירים. לעבור פונקציית הבקרה CTA מדידת התנגדות. התאם את מתגי ההתנגדות עד המחט מושם בסימון אדום.
      הערה: ההתנגדות נמדד מקביל ההתנגדות של המכשיר מיניאטורי. הערך שנמדד צריך להיות מסכים עם הערך שסופק על-ידי היצרן (Ω 3.32).
    4. להחליף את הפונקציה CTA. היכון ולהתאים העשור התנגדות ל 5.5 Ω להשגת יחס להתחמם יתר על המידה כ-65%.
    5. למדוד את התגובה לתדר של CTA מהירות קריטית רשע (שלב 2.2.4).
      1. . הפעילי את המאוורר ולהגדיר את מהירות הסיבוב של המאוורר הערך הקריטי, בערך 1400 סל ד. . הפעילי את אוסצילוסקופ
      2. . הפעילי את מחולל גל מרובע של CTA
      3. . הפעל את התוכנה אוסצילוסקופ במחשב ולפתוח את המודול CSV כדי לאפשר את נתוני ההקלטה. בחרו בערוץ (CH1) ולשמור את ההקלטה זמן קרי והמתח, תחת שם הקובץ הרצוי. המתן עד המדידות לסיים (כ- 3 דקות).
        הערה: תדירות ניתוק מחושבת על פי זמן התגובה שבה המתח ירד לרמה של - 3db (ראה איור 4(א)).
      4. . תכבה את מחולל גל מרובע ולהגדיר את הפונקציה CTA המתנה.
  4. כיול של CTA.
    1. מתג הפונקציה CTA לפעול. ודא כי המכשיר מותאם לגובה מספיק מן הלוח כך הוא ממוקם באזור נחל חינם.
    2. הגדר את מהירות הסיבוב של מאוורר 200 סל ד. למדוד את מהירות streamwise באזור נחל חינם באמצעות מד רוח את המדחף ולקרוא את המתח על אוסצילוסקופ.
    3. חזור על צעד 2.4.2 במהירויות הסיבוב שונות עם תוספת קבועה 50 סל ד עד בערך 1450 סל"ד (סך של קריאות 26).
    4. יצירת מתאם בין את סל ד את מהירות שנמדדה חינם-נחל streamwise, figure-protocol-11710 . לקבל את מהירות קריטית, figure-protocol-11810 , בהתאם מהירות הסיבוב קריטית עבור כל אחת המדידות שבוצעו מצעדי 2.2.5 כדי 2.2.6. לחשב את מהירות חינם-stream קריטי רשע, figure-protocol-12002 , סטיית התקן של המדידות.
    5. יצירת מתאם בין המהירות את המתח על פי התאמה פולינום מדרגה שלישית:
      figure-protocol-12175(3)
      כאן, figure-protocol-12255 streamwise המהירות נמדדת ב- m/s, figure-protocol-12357 הוא המתח הנמדד וולט (V), ו- figure-protocol-12454 הם מקדמי מתאים. עקומות כיול מוצגים באיור 4(b) לפני ואחרי את המידות של הפרופיל מהירות.
  5. מדידת המהירות streamwise עם העמדה קיר-נורמלית-תנאים קריטיים.
    1. הסר את החרוז מסומן המצע.
    2. התאם את handwheel של השלב מיקום אופקי עד החללית תיל חם ממוקמת במיקום הראשוני הרצוי (110 מ מ מהקצה המובילים ו- 95 מ מ מהקצה בצד).
    3. כוונן בזהירות את handwheel של האנכי מיקום הבמה עד המכשיר מוצב בתור קרוב ככל האפשר אל פני השטח המצע. לראות דרך המצלמה מצמידים את עדשת מאקרו כדי להבטיח כי הכבל אינו נוגע על פני המצע. להגדיר את הערך אפס מחוון רמת דיגיטלית במיקום זה.
      התראה: החוט חם מאוד רגיש, אם זה נוגע השטח זה ישבור. For sake of אבטחה, אנו ממקמים את המכשיר במרחק של 0.05 מ מ מעל החלק העליון של הספרה המצע (ראה איור 1(e) כאסמכתא). זה מייצג רכיב קיר-נורמלית מנורמל figure-protocol-13437 בו figure-protocol-13509 הוא ההתחלה מדידת ערך, figure-protocol-13600 הוא המהירות הטיה, figure-protocol-13693 הוא צמיגות קנטית אוויר ב טמפרטורת הפעלה. שימו לב: ערך ההתחלה הוא מתחת figure-protocol-13832 איפה צמיגות דומיננטי55.
    4. הגדר את מהירות הסיבוב של אוהד מהירות הסיבוב הממוצע שבו מתרחשת תנועה התחלתית, ראה שלב 2.2.4. מהירות חינם-stream ולכן מתאים figure-protocol-14082 .
    5. להתאים את קצב הדגימה כדי 1 kSa ומספר דגימות 6000-אוסצילוסקופ (סה כ זמן הדגימה של 6 s). בחרו בערוץ (CH1) ולהתחיל את המדידה. לשמור את נתוני ההקלטה תחת שם הקובץ הרצוי. המתן עד המדידות לסיים (כ- 3 דקות).
    6. להגדיל את מיקום הקיר-נורמלית של המכשיר על ידי תוספת קבועה של 0.01 מ מ עד ל- 0.4 מ מ, ועל ידי תוספת קבועה של 0.1 מ מ עד גובה 10 מ מ. זה תואם לסך של 137 נקודות על העקומה פרופיל מהירות. לשמור את הנתונים מוקלטות עבור כל גובה.
  6. ניתוח הנתונים.
    1. לחשב את מהירות streamwise רשע לבין עוצמת הסוערים לכל תפקיד קיר-נורמלית.
      1. הפעל את האלגוריתם עצמית מפותחת כדי להעריך את הכמויות סטטיסטי. פתח את קובץ ה-script ובחר את התיקיה המכילה את עקומת כיול של הנתונים המאוחסנים עבור כל אחד הגובה נמדד.
        הערה: קובץ ה-script מחשבת תחילה את מקדמי בכושר של עקומת כיול כמוצג 3 הציוד. עבור כל גובה, הוא מחשב את מהירות streamwise מיידי, figure-protocol-15041 על ידי באמצעות הציוד 3 ולאחר מחשבת את ציר הזמן נפרד על ידי שיטה autocorrelation56. לאחר מכן, הוא מחשב את הזמן הממוצע, figure-protocol-15252 והמהירות של שורש מרובע, figure-protocol-15345 , עבור דגימות המופרדים באמצעות שתי פעמים אינטגרלי הזמן הדרוש לבדיקת זמן ממוצע.
      2. להתוות את המיקום האנכי שהוא, figure-protocol-15540 נגד מהירות ממוצעת זמן streamwise שהוא figure-protocol-15653 , איפה figure-protocol-15735 הוא בקוטר של מרחבי המצע. מגרש figure-protocol-15834 נגד המהירות שהוא שורש מרובע figure-protocol-15931 . איור 4 (c)-(d) מתאר את תוצאות המקרה של חרוז אלומינה 5 מ מ.
    2. לחשב את מהירות הטיה מנתוני ניסיוני.
      1. להתאים את מהירות ממוצעת של הזמן שהוא עם ההפצה מהירות לוגריתמי57
        figure-protocol-16274(5)
        איפה figure-protocol-16354 הוא המהירות הטיה, figure-protocol-16447 הוא הקבוע של Kármán פון, figure-protocol-16547 הוא קבוע התלוי הטיה ריינולדס מספר26. הקו המלא איור 4(ג) אנחנו מתאימים לוגריתמי כדי מהירות ממוצעת הזמן.
        הערה: מהתאם נתוני הניסוי, זה יכול להיות הראו את מהירות הטיה, figure-protocol-16854 ניתן ע י:
        figure-protocol-16942(6)
        איפה figure-protocol-17022 הוא המקדם בכושר לוגריתמי, figure-protocol-17117 20.
        תת השכבה צמיגה, figure-protocol-17240 נשאר מעל למישור המצע בניסויים שלנו. בתרחיש ואינטלקטואלית, 5 הציוד צריך להיות מוחלף על ידי החוק ששונה מהירות שהוצגו על ידי ולומברדיה20,58.
        figure-protocol-17509(7)
        איפה figure-protocol-17591 , figure-protocol-17668 . figure-protocol-17745 הוא עובי שכבת משנה צמיגה זה ניתן לחשב בקירוב על-ידי figure-protocol-17866 55.
        האלגוריתם מחשב ישירות את מהירות הטיה של נתוני הניסוי התאמת הציוד 5 ו-7 הציוד. הסמלים כחול באיור 4(ג) מייצגים את התאמת המידע מהניסוי על פי 7 הציוד.
        -Re * מעל 70, figure-protocol-18167 מייצג עד 5% של הקוטר חרוז ניידים, באמצעות התאמה של הציוד 5 או 7 הציוד כרוך וריאציה על figure-protocol-18322 בטווח המאומצת של אי ודאות. השווה לקו אחיד וסימנים כחולים איור 4(ג) ב- Re * של 87.5.
    3. לקבוע את המצב של תנועה: לנתח את רצף תמונות שתועדו קודם לכן מן הצד עם האלגוריתם כפי שמתואר Agudo. ואח 201739.
    4. לקבוע את מספר המגנים קריטי, ההטיה של מספר ריינולדס.
      1. להשיג את מספר המגנים קריטי של המשוואה הבאה22
        figure-protocol-18821(8)
        איפה figure-protocol-18901 התקבל מ שלב 10.2, figure-protocol-18994 , figure-protocol-19065 הם חלקיקים וצפיפות נוזל, בהתאמה, figure-protocol-19167 הוא תאוצת הכובד ו- figure-protocol-19255 הוא בקוטר חרוז ניידים, כולן ידוע.
      2. להשיג את החלקיק ריינולדס מספר Re *, מן המשוואות הבאות:
        figure-protocol-19428(9)
      3. חזור על הפעולות למדידת הפרופיל מהירות כפונקציה של הקואורדינטה קיר-נורמלית, צעד 2.5, באותו המרחק מהקצה מובילים, אבל 65 ו 125 מ"מ בכיוון לרוחב, בהתאמה.
      4. חזור על ההליך מ 2.1 2.6.4.3 באמצעות בגדלים שונים חרוז ותערובות גידול רגיל.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

תוצאות

איור 1 (א) מייצג קלסתרון של הסידור ניסיוני שימוש כדי לאפיין את מספר המגנים קריטי ב מגבלת זרימה זוחל, בסעיף 1 של הפרוטוקול. המדידות נערכות על הסיבוב rheometer שעבר שינוי עבור יישום ספציפי זה. צלחת פרספקס שקוף של 70 מ"מ קוטר היה קבוע בזהירות על צלחת מקבילים ...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

אנו מציגים שתי שיטות שונות ניסיוני עבור אפיון של חלקיק התחלתית כפונקציה של הגיאומטריה מיטה משקעים. לצורך כך אנו משתמשים של טפט של כדורים באופן קבוע מסודרים לפי סימטריה משולש או ריבועיות בצורה כזאת, כי הפרמטר גיאומטרי מפשט לגיאומטריה יחיד. ב מגבלת זרימה זוחל, נתאר השיטה הניסיונית באמצעות ר...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

המחברים אין לחשוף

Acknowledgements

המחברים מודים שופטים לא ידוע עבור עצה יקר, צ'וי Sukyung, קו Byeongwoo ו- Baekkyoung שין בזכות שיתוף הפעולה בהגדרת הניסויים. עבודה זו נתמכה על ידי הפרויקט 21 בוסן המוח ב-2017.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
MCR 302 Rotational RheometerAnton PaarInduction of shear laminar flow
Measuring Plate PP25Anton PaarInduction of shear laminar flow
Peltier System P-PTD 200Anton PaarKeep temperature of silicon oils constant in the system at laminar flow
Silicone oils with viscosities of approx. 10 and 100 mPasBasildon ChemicalsFluid used to induced the shear in the particles
Soda-lime glass beads of (405.9 ± 8.7) μmThe Technical Glass CompanyConstruction of the regular substrates for laminar flow conditions
Opto Zoom 70 Module 0.3x-2.2xWEISS IMAGING AND SOLUTIONS GmbHImaging system for recording the bead motion in the rheometer
2 x TV-Tube 1.0x, D=35 mm, L=146.5 mmWEISS IMAGING AND SOLUTIONS GmbHImaging system for recording the bead motion in the rheometer
UI-1220SE CMOS CameraIDS Imaging Development Systems GmbHImaging system for recording the bead motion in the rheometer
UI-3590CP CMOS CameraIDS Imaging Development Systems GmbHImaging system for recording the bead motion in the rheometer
Volpi IntraLED 3 - LED light source Volpi USAImaging system for recording the bead motion in the rheometer
Active light guide diameter 5mmVolpi USAImaging system for recording the bead motion in the rheometer
300 Watt Xenon Arc LampNewport CorporationImaging system for recording the bead motion in the rheometer
Wind-tunnel with open jet test section, Göttingen type Tintschl BioEnergie und Strömungstechnik AGInduction of turbulent flow
Glass spheres of (2.00 ± 0.10) mmGloches South KoreaConstruction of the regular substrates for turbulent flow conditions
Alumina spheres of (5.00 ± 0.25) mmGloches South KoreaTargeted bead for experiments
CTA Anemometer DISA 55M01Disa Elektronik A/S Measurement of  flow velocity in the wind tunnel
Miniaure Wire Probe Type 55P15Dantec DynamicsMeasurement of  flow velocity in the wind tunnel
HMO2022 Digital Oscilloscope, 2 Analogue. Ch., 200MHzRohde & SchwarzMeasurement of  flow velocity in the wind tunnel
Phantom Miro eX1 High-speed CameraVision Research IncVisImaging system for recording the bead motion in the wind-tunnel
Canon ef 180mm f/3.5 l usm macro lensCanonImaging system for recording the bead motion in the wind-tunnel
Table LED LampGloches South KoreaImaging system for recording the bead motion in the wind-tunnel

References

  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).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

132

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved