第次课泥沙的沉速.pptVIP

2.2.2 泥沙的沉速 2.3.2 含沙量对沉速的影响 2、对于水体中含较多细颗粒泥沙时 下沉的泥沙引起的向上水流和激起的紊动；浑水容重增加；浑水粘滞性增加；使得沉速减小 细颗粒泥沙和水中的电解质作用，将发生絮凝现象。 2.3.2 含沙量对沉速的影响 2、对于水体中含较多细颗粒泥沙时 含沙量对沉速的影响，取决于以上各因素的对比关系。 含沙量较低（小于15kg/m3），形成互不相连的絮团，增大了颗粒粒径，造成沉速增加； 含沙量进一步增大，絮团联成絮网结构，使得沉速大幅降低。 例、计算粒径为d＝0.05mm，0.5mm，5.0mm的泥沙沉速，假定水温为20℃，运动粘滞系数为ν＝10-6m2/s。 解：1、D＝0.05mm 选用层流区岗恰洛夫沉速公式 张瑞瑾公式 1、D＝0.05mm * * 2.1 泥沙沉降的不同形式 第2章 泥沙的沉速 1、沉速的定义 单颗粒泥沙在足够大的静止清水中等速下沉时的速度，称为泥沙的沉速。用符号ω表示。 定义的理解，应注意的几点 ⒉ 泥沙在水中沉降时所受作用力 ⒊ 泥沙在水中沉降特点 ⒋ 研究泥沙沉降的意义 5. 泥沙在静水中下沉时的运动状态 沙粒雷诺数 2.2 泥沙沉速公式 2.2.1 圆球在静水中的沉速 ⒈ 球体沉降阻力 有效重力 绕流阻力 （2-1） （2-2） 2.2 泥沙沉速公式 2.2.1 圆球在静水中的沉速 2. 球体沉速的一般表达式 有效重力 绕流阻力 （2-1） （2-2） 由圆球沉降时力的平衡方程W=F,得 （2-3） 3. 球体沉降的阻力系数（求解沉速的关键参数！） 图2-2 球体及圆盘的阻力系数与雷诺数的关系图（C d – Re d 曲线） 试验结果分析： ①、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； 试验结果分析： ②、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 Cd=0.45。 在Red＞2×105之后Cd值的急剧下降是由于球体绕流分离点后移引起的。 ③、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Cd-Red图可知，阻力系数与沙粒雷诺数之间呈曲线关系。 试验结果分析： 4. 球体层流区阻力系数的理论解 Stokes从理论上求得，圆球在层流区所受的阻力为 (2-4) 圆球绕流阻力的一般表达式 (2-2) 得 (2-5) 5、层流区、紊流区和过渡区圆球沉速公式 （2-3） ①、层流区圆球沉速公式（ Red0.5） 将 (2-5) 代入球体在静水中沉速的一般表达式 得 (2-6) 此式即为层流区的球体沉速公式，又称Stokes沉速公式。 ②、紊流区圆球沉速公式（ Red1000） （2-3） 代入球体在静水中沉速的一般表达式 得 (2-7) 球体沉降处于紊流区，由试验曲线图知， ③、过渡区圆球沉速公式（ 0.5 Red1000） 过渡区，阻力系数与沙粒雷诺数之间呈曲线关系 （2-3） 由于泥沙的形状各不相同，无法得出图2-2那样的简单的Cd-Red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。 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。 3、岗恰洛夫公式 (2-6) 球体层流区沉速公式（Stokes公式） ①层流区沉速公式（d0.15mm） 泥沙沉降阻力大于球体沉降阻力，天然泥沙沉速应较球体沉速小，所以应该乘以一个小于1的系数。 泥沙在层流区的岗恰洛夫沉速公式为 (2-21) 3、岗恰洛夫公式 紊流区泥沙沉降阻力值大致在0.9-1.4之间 岗恰洛夫取 Cd =1.17 ②紊流区沉速公式（d1.5mm） 泥沙沉降阻力为 泥沙在水流中的有效重力为 将阻力系数带入 F ，并令F=W (2-22) ③ 过渡区沉速公式（0.15d1.5mm） 4、沙玉清公式 与岗恰洛夫的考虑相同，得出与岗恰洛夫完全一致的公式 ①层流区沉速公式（d0.1mm） 沙玉清取紊流区泥沙沉降的阻力系数 Cd =1.02 ②紊流区沉速公式（d2mm） (2-26) 4、沙玉清公式 ②紊流区沉速公式（d2mm） (2-26) 上述公式中单位用国际单位：ω：m/s,g:m/s2,d:m 公式单位若为：ω：cm/s,g:cm/s2,d:mm 沉速判数 Sa 与粒径判数 φ ③过渡区沉速公式（ 0.1d2mm） 令 上述公式中单位用国际单位：ω：m/s,g:m/s2,d:m 公式单位若为：ω：cm/s,g:cm/s2,d:mm 公式单位为：国际单位。 采用国际单位的沙玉清过渡区泥沙沉速的实用算式 公式单位若为：ω：