第三次课(第一章第四节)课件
32页1、一、泥沙沉降的不同形式 沉降速度定义 单颗粒泥沙在无限大静止清水水体中匀速下沉时的速度,称为泥沙的沉降速度。 简称沉速,符号,单位cm/s。 定义的理解,应注意的几点 泥沙在水中沉降时所受作用力 泥沙在水中沉降特点 研究泥沙沉降的意义,第四节 泥沙的水力特性,2, 泥沙沉降的不同形式 、沙粒雷诺数 、泥沙沉降的运动形式,3,二、球体的沉速 球体沉降阻力 牛顿绕流阻力的一般表达式 圆球沉降时,水体对球体施加的阻力为 (1-14),4, 球体沉降的阻力系数(求解圆球沉降的关键参数!),球体的阻力系数与雷诺数的关系图(CDReD曲线),5,试验结果分析: 、球体沉降时的运动状态处于滞流区,沉降阻力主要为粘滞力,阻力系数与沙粒雷诺数成线性关系;,6,试验结果分析: 、球体沉降时的运动状态处于紊流区,沉降阻力主要为紊动阻力,粘滞阻力可以忽略不计。阻力系数与沙粒雷诺数无关,接近于常数 ;,7,试验结果分析: 、球体下沉处于过渡区,沉降阻力中粘滞阻力和紊动阻力都不能忽略。由CDReD图可知,阻力系数与沙粒雷诺数之间呈曲线关系。,8, 球体层流区阻力系数的理论解 Stokes从理论上求得,圆球在层流区
2、所受的阻力为 (1-15) 由牛顿绕流阻力所得的圆球绕流阻力的一般表达式 于是,得 (1-16),9,4、球体沉速的一般表达式 列出圆球沉降时力的平衡方程 可得球体在静水中沉速的一般表达式 (1-23),10,4、层流区、紊流区和过渡区圆球沉速公式 、层流区圆球沉速公式( ) 将 代入球体在静水中沉速的一般表达式 (1-19) 此式即为层流区的球体沉速公式,又称Stokes公式。,11,、紊流区圆球沉速公式 球体沉降处于紊流区,由试验曲线图知, 代入球体在静水中沉速的一般表达式 (1-21),12, 过渡区球体沉速 过渡区,阻力系数与沙粒雷诺数之间呈曲线关系。 (1-23),由于泥沙的形状各不相同,无法得出图1-6那样的简单的泥沙的 关系曲线,在过渡区球体沉速可通过试算求解的办法,对求解泥沙沉速来讲行不通。,三、泥沙的沉速,泥沙与圆球具有同样的沉降机理,球体沉降的阻力规律同样适用于泥沙,只是泥沙的形状复杂,沉降中所受到的阻力较球体沉降阻力大,同粒径的沉速有所减小。,14,、岗恰洛夫公式 层流区沉速公式( ) 球体层流区沉速公式(Stokes公式) (1-19) 泥沙沉降阻力大于球体沉降
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