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

Jos&#233; R. Agudo; Jiwon Han; Jinyoung Park; Sinyoung Kwon; Soebiakto Loekman; Giovanni Luzi; Christoph Linderberger; Antonio Delgado; Andreas Wierschem

doi:10.3791/57238

JoVE Journal > Engineering

Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.

Ingegneria

באופן חזותי המבוסס על אפיון חלקיק התחלתית של סובסטרטים רגיל: מלמינריות לתנאים הסוערת

Published: February 22, 2018

doi:

10.3791/57238

José R. Agudo, Jiwon Han, Jinyoung Park, Sinyoung Kwon, Soebiakto Loekman, Giovanni Luzi, Christoph Linderberger, Antonio Delgado⁴, Andreas Wierschem

¹Institute of Fluid Mechanics, FAU Busan Campus,University of Erlangen-Nuremberg, ²Institute of Chemical Reaction Engineering, FAU Busan Campus,University of Erlangen-Nuremberg, ³Institute of Bioprocess Engineering, FAU Busan Campus,University of Erlangen-Nuremberg, ⁴Institute of Fluid Mechanics,Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU)

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, , המוגדר על ידי מרטינו. et al. ³⁷ כמו בו היא זווית השיפוע, קרי הזווית הקריטית-איזו תנועה מתרחשת⁵⁴, ו היא מידת החשיפה, מוגדר כיחס בין האזור חתך הרוחב חשוף ביעילות זרימת אל אזור חתך הרוחב הכולל של החרוז ניידים.

Protocol

1. חלקיק התחלתית ב מגבלת זרימה זוחל. הערה: המדידות נערכות על הסיבוב rheometer שהשתנה עבור יישום ספציפי זה. הכנת את Rheometer. לחבר את אספקת האוויר rheometer על מנת למנוע פגיעה מהכדורים אוויר. . פתח את הברז מלבד מסנני האוויר עד בלחץ של 5 ברים במערכת מושגת לחבר את סירק…

Representative Results

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 …

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…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

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.

Materials

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

Riferimenti

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).
Wierschem, A., Groh, C., Rehberg, I., Aksel, N., Kruelle, C. Ripple formation in weakly turbulent flow. Eur. Phys. J. E. 25, 213-221 (2008).
Herrmann, H. . Dune Formation in Traffic and Granular Flow. , (2007).
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).
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).
Burdick, G., Berman, N., Beaudoin, S. Hydrodynamic particle removal from surfaces. Thin Solid Films. , 116-123 (2005).
Chang, Y. Laboratory investigation of flume traction and transportation. Proceedings of the American Society of Civil Engineers. , 1701-1740 (1939).
Paintal, A. A stochastic model of bed load transport. J. Hydraul. Res. 9, 527-554 (1971).
Mantz, P. A. Incipient transport of fine grains and flakes by fluids-extended shield diagram. J. Hydr. Eng. Div.-Asce. 103, (1977).
Yalin, M. S., Karahan, E. Inception of sediment transport. J. Hydr. Eng. Div.-Asce. 105, 1433 (1979).
Kuhnle, R. A. Incipient motion of sand-gravel sediment mixtures. J. Hydraul. Eng. 119, 1400-1415 (1993).
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).
Vollmer, S., Kleinhans, M. G. Predicting incipient motion, including the effect of turbulent pressure fluctuations in the bed. Water Resour. Res. 43, (2007).
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).
Dey, S., Ali, S. Z. Stochastic mechanics of loose boundary particle transport in turbulent flow. Phys. Fluids. 29, 055103 (2017).
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).
Ling, C. -. H. Criteria for incipient motion of spherical sediment particles. J. Hydraul. Eng. 121, 472-478 (1995).
Dey, S. Sediment threshold. Appl. Math. Model. 23, 399-417 (1999).
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).
Ali, S. Z., Dey, S. Hydrodynamics of sediment threshold. Phys. Fluids. 28, 075103 (2016).
Yalin, M. S. . Mechanics of sediment transport. , (1977).
Graf, W. H., Sueska, L. Sediment transport in steep channels. Journal of Hydroscience and Hydraulic Engineering. 5, 233-255 (1987).
Recking, A. . An experimental study of grain sorting effects on bedload. , (2006).
Roušar, L., Zachoval, Z., Julien, P. Incipient motion of coarse uniform gravel. J. Hydraul. Res. 54, 615-630 (2016).
Miller, R. L., Byrne, R. J. The angle of repose for a single grain on a fixed rough bed. Sedimentology. 6, 303-314 (1966).
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).
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).
Armanini, A., Gregoretti, C. Incipient sediment motion at high slopes in uniform flow condition. Water Resour. Res. 41, (2005).
Chin, C., Chiew, Y. Effect of bed surface structure on spherical particle stability. J. Waterw. Port Coast. 119, 231-242 (1993).
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).
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).
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).
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).
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).
Ouriemi, M., Aussillous, P., Medale, M., Peysson, Y., Guazzelli, &. #. 2. 0. 1. ;. Determination of the critical Shields number for particle erosion in laminar flow. Phys. Fluids. 19, 061706 (2007).
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).
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).
Agudo, J., Wierschem, A. Incipient motion of a single particle on regular substrates in laminar shear flow. Phys. Fluids. 24, 093302 (2012).
Agudo, J., et al. Detection of particle motion using image processing with particular emphasis on rolling motion. Rev. Sci. Instrum. 88, 051805 (2017).
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).
Agudo, J., Dasilva, S., Wierschem, A. How do neighbors affect incipient particle motion in laminar shear flow?. Phys. Fluids. 26, 053303 (2014).
Seizilles, G., Lajeunesse, E., Devauchelle, O., Bak, M. Cross-stream diffusion in bedload transport. Phys. Fluids. 26, 013302 (2014).
Seizilles, G., Devauchelle, O., Lajeunesse, E., Métivier, F. Width of laminar laboratory rivers. Phys. Rev. E. 87, 052204 (2013).
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).
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).
Happel, J., Brenner, H. . Low Reynolds Number Hydrodynamics: With Special Applications to Particulate Media. , (1983).
Lajeunesse, E., et al. Fluvial and submarine morphodynamics of laminar and near-laminar flows: A synthesis. Sedimentology. 57, 1-26 (2010).
Aussillous, P., Chauchat, J., Pailha, M., Médale, M., Guazzelli, &. #. 2. 0. 1. ;. Investigation of the mobile granular layer in bedload transport by laminar shearing flows. J. Fluid Mech. 736, 594-615 (2013).
Thompson, J. A., Bau, H. H. Microfluidic, bead-based assay: Theory and experiments. J. Chromatogr. B. 878, 228-236 (2010).
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).
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).
Soepyan, F. B., et al. Threshold velocity to initiate particle motion in horizontal and near-horizontal conduits. Powder Technol. 292, 272-289 (2016).
Deskos, G., Diplas, P. Incipient motion of a non-cohesive particle under Stokes flow conditions. International Journal of Multiphase Flow. , (2017).
Julien, P. Y. . Erosion and sedimentation. , (2010).
Jimenez, J. Turbulent flows over rough walls. Annu. Rev. Fluid Mech. 36, 173-196 (2004).
O’neill, P., Nicolaides, D., Honnery, D., Soria, J. . 15th Australasian Fluid Mechanics Conference. , 1-4 (2006).
Schlichting, H. . Boundary-Layer Theory. , (1979).
Rotta, J. Das in wandnähe gültige Geschwindigkeitsgesetz turbulenter Strömungen. Arch. Appl. Mech. 18, 277-280 (1950).
Schlichting, H., Gersten, K., Krause, E., Oertel, H. . Boundary-layer theory. 7, (1955).
Bruun, H. H. . Hot-wire anemometry-principles and signal analysis. , (1995).
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).
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).
Valyrakis, M., Diplas, P., Dancey, C. L. Entrainment of coarse grains in turbulent flows: An extreme value theory approach. Water Resour. Res. 47, (2011).
Dey, S., Das, R., Gaudio, R., Bose, S. Turbulence in mobile-bed streams. Acta Geophys. 60, 1547-1588 (2012).
Wu, F. -. C., Chou, Y. -. J. Rolling and lifting probabilities for sediment entrainment. J. Hydraul. Res. 129, 110-119 (2003).
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).
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).
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).
Amon, A., et al. Focus on Imaging Methods in Granular Physics. Rev. Sci. Instrum. 88, (2017).
Mouilleron, H., Charru, F., Eiff, O. Inside the moving layer of a sheared granular bed. J. Fluid Mech. 628, 229-239 (2009).
Diplas, P., et al. The role of impulse on the initiation of particle movement under turbulent flow conditions. Science. 322, 717-720 (2008).
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).
El-Gabry, L. A., Thurman, D. R., Poinsatte, P. E. . Procedure for determining turbulence length scales using hotwire anemometry. , (2014).
Roach, P. The generation of nearly isotropic turbulence by means of grids. Int. J. Heat Fluid Fl. 8, 82-92 (1987).

Play Video

PDF

DOI

DOWNLOAD MATERIALS LIST

Citazione di questo articolo

Agudo, J. R., Han, J., Park, J., Kwon, S., Loekman, S., Luzi, G., Linderberger, C., Delgado, A., Wierschem, A. Visually Based Characterization of the Incipient Particle Motion in Regular Substrates: From Laminar to Turbulent Conditions. J. Vis. Exp. (132), e57238, doi:10.3791/57238 (2018).