Name: visually based characterization of the incipient particle motion in regular substrates: from laminar to turbulent conditions
Uploaded: 2018-02-22T15:00:00
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著者は、貴重なアドバイスの不明な審判とチェ ・ Sukyung、Byeongwoo Ko と実験の設定でのコラボレーションの Baekkyoung 新感謝しています。この作品は、2017 年に脳釜山 21 プロジェクトによって支えられました。

1. 初期パーティクル モーション フローの匍匐性の制限で。
注: この特定のアプリケーションのため変更されている回転粘度の測定を行っています。
<ol><li>レオメータを準備しています。
	<ol>
<li>空気軸受の損傷を防ぐために、空気の供給をレオメーターに接続します。システムの約 5 つの棒の圧力を達成するまでは、空気フィルターのほかにバルブを開き?...

土砂ベッド形状の関数として初期パーティクル モーションを特徴付ける 2 つの異なる実験方法を提案します。その目的のため我々 は定期的に順に三角形または二次対称性の幾何学的パラメーターを単一のジオメトリを簡素化、このような方法で球の単分子膜を使用します。匍匐性のフロー制限以前研究39,40,41のように層?...

初期パーティクル モーションは、幅広い産業と自然のプロセスで発生します。環境などが堆積物の初期プロセス1,2,3川と海、底面の侵食または他の中の砂丘形成の輸送。空気4を輸送、汚染物質の除去や洗浄表面5,6の粒子運動の発症を含む典型的な産業用途のもの。
粒子運動の発症がアプリケーションの広範囲に、ほとんどの乱流の条件7,8,9,10、11、下、世紀以上にわたって広く研究されています 12,13,14,15。多くの実験的アプローチは、運動の発症のための閾値を決定するために適用されています。研究には粒子レイノルズ数13,16,17,18,19、20、相対流れ冠水などのパラメーターが含まれます21,22,23,24または幾何学的要因の角度として休息16,18,25,27,26,2928、フローへの露出相対粒突起29または縦ベッド斜面30。
乱流の条件を含むしきい値の現在のデータが12,31広く点在してあり、結果、多く一貫性のない24。これは主に固有の複雑さを制御するまたは乱流の条件13,14のフロー パラメーターを決定するためです。その上、堆積運動のしきい値は強く動き、すなわちスライディング、圧延や昇降17と基準31初期運動を特徴付けるためのモードによって決まります。後者が侵食土砂ベッドであいまいになります。
最後の十年の間に実験研究者は層流32,33,34,35,36,37,における初期粒子運動を研究しています。38,39,40,41,42,43,44, 長さスケール ベッドとの相互作用の広いスペクトルがある45を避けた。沈降を意味多く実用的なシナリオでは、粒子が非常に小さいと粒子レイノルズ数が約 5 より低く残る46。その一方で、層流、乱流は42,47波紋と砂丘として幾何学的なパターンを生成することができます。たとえ両方のレジメンでは、基になる物理47粒子輸送の重要な洞察力より良いから取得できますので、類似の制御実験システム48を反映するように示されています。
層流で Charruらに気づいた飽和条件が達成されるまで、均一に大きさで分類されたビーズ、鎧、いわゆるベッドの粒状ベッドのローカルの転位は運動の発症のための閾値の進歩的な増加の結果32. 文学、ただし、実験の設定36,44によって不規則に配置された土砂ベッドで飽和条件に異なるしきい値を明らかにします。この散乱は、堆積物のコンパクトの向き、突起レベルなど制御粒子の各パラメターの難しさのためかもしれない。
この原稿の主な目標は、水平堆積物層の幾何学的性質の機能として単一球の初期運動を特徴付ける方法を詳しく説明するようです。その目的のため通常のジオメトリを使用して、三角形または二次構成に従って定期的に配置固定ビーズの単分子膜から成る。正規基板のように使用は粒子励起マイクロ アッセイ49、限られた構造化されたジオメトリ50または組み込みマイクロ デバイスの自己組織化における粒子のテンプレート アセンブリのようなアプリケーションで発見されてマイクロ チャネル51で輸送します。もっと重要なは、正規の基板を使用してローカルのジオメトリと方向の影響を強調して近所の役割について任意の dubiety を避けるために私たちことができます。
薄層流れ、基板球の間そしてこうしてビーズの流れ38への暴露の間隔によってだけ 50% 増の重要なシールド数が見られました。同様に、我々 は発見した重要な盾数最大の流れ方向38に基板の向きに応じて 2 つの要因によって変更されました。我々 は不動の隣人のみに影響するモバイルのビードの発症約 3 粒径41よりも近い場合に気づいた。実験結果によってトリガーされると、私たちは、最近、忍び寄るフロー制限40の重要なシールド数を予測する厳格な分析モデルを発表しました。モデルは、隠されたビーズにさらさからモーションの発症をカバーしています。
この原稿の最初の部分を扱うせん断前の研究で使用される実験プロシージャの説明レイノルズ数 Re *、1 よりも低い。層流は、並列構成で回転レオメータで誘導されます。この低レイノルズ数の制限、粒子が任意の速度変動20が発生するはずはない、システムに一致粘性サブレイヤー内の粒子の水没、いわゆる油圧スムーズな流れ。
流での初期の動きが確立されると、乱流の役割が明確になることができます。このアイデアによって動機付けられて、プロトコルの 2 番目の部分で、新たな方法を紹介します。オープン ジェット テスト セクションの数を決定することができますで、広い範囲の日時 * 油圧過渡的流れと乱流域を含む重要な盾のゲッティンゲンの低速風洞を使用してください。実験の結果は、力とトルクが基板ジオメトリによって乱流による粒子に対してどのように作用するかについて重要な洞察力を提供できます。その上、これらの結果は、同様に半確率モデル52を供給するか、最近の数値モデル53を検証する層流の過去の作品が使用されていることのプロセス高日時 * でより高度なモデルのベンチマークとして使用できます。日時 * 40 から 150 までのアプリケーションのいくつかの代表的な例を提案します。
初期条件は、次のいずれかの初期の平衡位置からの単一の粒子の動きとして確立されます。画像処理を使用して、動、すなわち発症のモードを決定転がり、滑り、39,41を持ち上げます。そのため、手動でマークされたモバイルの球の回転の角度が検出されます。アルゴリズムでは、マークの位置を追跡し、球の中心と比較します。実験の予備的なセットは、重要な盾数ままセットアップと相対流れ冠水の有限サイズ効果の独立を明確に両方の実験のセットアップで行われました。実験方法こうして日時 * と堆積層の幾何学的性質を超えて重要な盾数に依存、他のパラメーターを除外して設計されています。日時 * 流体粒子の組み合わせを変えて様々 です。重要な盾数は埋葬の度の関数として特徴付けられる<img alt="Equation 01" src="/files/ftp_upload/57238/57238eq001.jpg">、マルティーノらによって定義されました。として37 <img alt="Equation 02" src="/files/ftp_upload/57238/57238eq002.jpg"> 、 <img alt="Equation 03" src="/files/ftp_upload/57238/57238eq003.jpg"> 、すなわちどのモーションで臨界角が発生する54安息角と<img alt="Equation 04" src="/files/ftp_upload/57238/57238eq004.jpg">効果的に流れにさらされる断面積の比として定義されている、露出度は、モバイルのビードの合計断面積。

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1093">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:368px;">MCR 302 Rotational Rheometer</td>
			<td style="width:255px;">Antoon Par</td>
			<td style="width:471px;">Induction of shear laminar flow</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:368px;">Measuring Plate PP25</td>
			<td style="width:255px;">Antoon Par</td>
			<td>Induction of shear laminar flow</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:368px;">Peltier System P-PTD 200</td>
			<td style="width:255px;">Antoon Par</td>
			<td>Keep temperature of silicon oils constant in the system at laminar flow</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:368px;">Silicone oils with viscosities of approx. 10 and 100 mPas</td>
			<td style="width:255px;">Basildon Chemicals</td>
			<td>Fluid used to induced the shear in the particles</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:368px;">Soda-lime glass beads of (405.9 &#177; 8.7) &#956;m</td>
			<td style="width:255px;">The Technical Glass Company</td>
			<td>Construction of the regular substrates for laminar flow conditions</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:368px;">Opto Zoom 70 Module 0.3x-2.2x</td>
			<td style="width:255px;">WEISS IMAGING AND SOLUTIONS GmbH</td>
			<td>Imaging system for recording the bead motion in the rheometer</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:368px;">2 x TV-Tube 1.0x, D=35 mm, L=146.5 mm</td>
			<td style="width:255px;">WEISS IMAGING AND SOLUTIONS GmbH</td>
			<td>Imaging system for recording the bead motion in the rheometer</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:368px;">UI-1220SE CMOS Camera</td>
			<td style="width:255px;">IDS Imaging Development Systems GmbH</td>
			<td>Imaging system for recording the bead motion in the rheometer</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:368px;">UI-3590CP CMOS Camera</td>
			<td style="width:255px;">IDS Imaging Development Systems GmbH</td>
			<td>Imaging system for recording the bead motion in the rheometer</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:368px;">Volpi IntraLED 3 - LED light source&#160;</td>
			<td style="width:255px;">Volpi USA</td>
			<td>Imaging system for recording the bead motion in the rheometer</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:368px;">Active light guide diameter 5mm</td>
			<td style="width:255px;">Volpi USA</td>
			<td>Imaging system for recording the bead motion in the rheometer</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:368px;">300 Watt Xenon Arc Lamp</td>
			<td style="width:255px;">Newport Corporation</td>
			<td>Imaging system for recording the bead motion in the rheometer</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:368px;">Wind-tunnel with open jet test section, G&#246;ttingen type&#160;</td>
			<td style="width:255px;">Tintschl BioEnergie und Str&#246;mungstechnik AG</td>
			<td>Induction of turbulent flow</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:368px;">Glass spheres of (2.00 &#177; 0.10) mm</td>
			<td style="width:255px;">Gloches South Korea</td>
			<td>Construction of the regular substrates for turbulent flow conditions</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:368px;">Alumina spheres of (5.00 &#177; 0.25) mm</td>
			<td style="width:255px;">Gloches South Korea</td>
			<td>Targeted bead for experiments</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:368px;">CTA Anemometer DISA 55M01</td>
			<td style="width:255px;">Disa Elektronik A/S&#160;</td>
			<td>Measurement of&#160; flow velocity in the wind tunnel</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:368px;">Miniaure Wire Probe Type 55P15</td>
			<td style="width:255px;">Dantec Dynamics</td>
			<td>Measurement of&#160; flow velocity in the wind tunnel</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:368px;">HMO2022 Digital Oscilloscope, 2 Analogue. Ch., 200MHz</td>
			<td style="width:255px;">Rohde &#38; Schwarz</td>
			<td>Measurement of&#160; flow velocity in the wind tunnel</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:368px;">Phantom Miro eX1 High-speed Camera</td>
			<td style="width:255px;">Vision Research IncVis</td>
			<td>Imaging system for recording the bead motion in the wind-tunnel</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:368px;">Canon ef 180mm f/3.5 l usm macro lens</td>
			<td style="width:255px;">Canon</td>
			<td>Imaging system for recording the bead motion in the wind-tunnel</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:368px;">Table LED Lamp</td>
			<td style="width:255px;">Gloches South Korea</td>
			<td>Imaging system for recording the bead motion in the wind-tunnel</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

visually based characterization of the incipient particle motion in regular substrates: from laminar to turbulent conditions

層流から乱流のフロー条件のベッドの幾何学的特性の関数として粒子運動のしきい値を決定する 2 つの実験方法が掲載されています。その目的のため均一な大きさの三角形と二次対称性で定期的に配置されている固定の球の単分子膜で構成される正規の基板上に 1 つのビードの初期の動きを検討しました。しきい値は、臨界のシールド数が特徴です。動の発症のための規準は、近隣のいずれかに元の平衡位置からの変位として定義されます。変位と運動のモードは、イメージング システムで識別されます。層流回転レオメータを用いた並列ディスク構成が誘起されます。せん断レイノルズ数 1 以下のままです。乱流は、オープン ジェット テスト セクションの低速風洞で誘導されます。空気の速度は、送風ファンに周波数コンバーターと規制されています。熱膜流速計に接続された熱線プローブの速度プロファイルを測定します。40 ~ 150 せん断レイノルズ数の範囲します。対数速度法とロッタによって提示された修正された壁はせん断速度実験データからの推論に使用されます。後者は特別な関心のモバイルのビーズがいわゆる油圧過渡的流れの乱流にさらされて部分的に。せん断応力は、動きの始まりと推定されます。安息角とせん断流れにビーズの暴露の強力な影響を示すいくつかの例示の結果は、どちらの政権で表されます。

図 1(a)クリーピング フロー制限、プロトコルのセクション 1 で重要なシールド数を特徴付けるために使用実験のセットアップのスケッチを表します。測定は、この特定のアプリケーションのために変更された回転レオメータで行われています。直径 70 mm の透明アクリル板を直径 25 mm の平行平板を慎重に修正しました。測定システム...

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Visually Based Characterization of the Incipient Particle Motion in Regular Substrates: From Laminar to Turbulent Conditions

土砂ベッドのジオメトリを層流から乱流の機能として単一のビードの初期パーティクル モーションを特徴づける 2 つの異なる方法が掲載されています。

視覚に基づいた正規の基板の初期粒子の運動特性: 層流乱流の条件から

Two different experimental methods for determining the threshold of particle motion as a function of geometrical properties of the bed from laminar to ...

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