Disperzní a třecí mechanismy při proudění hrubozrnných směsí


Číslo projektu103/06/0428 GA ČR
Řešitelprof. Dr. Ing. Václav Matoušek
Období2006 - 2008

Popis

Hlavním cílem navrženého výzkumného projektu je zvýšit stupeň poznání mechanismů řídících proudění hrubozrnných směsí (směs částic větších než přibližně 100 mikronu) a zlepšit schopnost modelovat proudění hrubozrnných směsí. Ví se, že existuje úzký vztah mezi rozdělením částic v proudu směsi poblíž stěny a třením proudu o stěnu vedení (potrubí nebo kanál). Nicméně o podstatě, mechanismu tření částic o stěnu vedení se toho ví velmi málo, zvláště pro případ kdy pohybující se částice není ve stálém kontaktu se stěnou. Málo informací je také o mechanismu disperze částic v oblasti proudu blízko u stěny vedení. Před nedávnem provedl navrhovatel řadu unikátních měření proudění hrubozrnných směsí na potrubích různých sklonů v Laboratoři Dredging Engineering delftské Technické univerzity (Nizozemí). V rámci zde navrhovaného projektu budou naměřená data analyzována s cílem osvětlit principy tření a disperze částic v proudu hrubozrnných směsí. Analýza bude sloužit jako podklad pro tematický popis třecích a disperzních mechanismů v proudu hrubozrnných směsí u stěny vedení. Existující celkový předpovědní model pro proudění hrubozrnných směsí bude zpřesněn zavedením nově odvozených výpočetních vztahů pro třecí a disperzní mechanismy. Výsledky výzkumu umožní přesnější modelování pohybu suspenzí v potrubích (hydraulická doprava sypanin) kanalizačních sítích a otevřených korytech (pohyb splavenin v bystřinách a řekách).


Projekt byl uzavřen


V rámci projektu byla provedena experimentální měření a teoretické analýzy vedoucí ke zpřesnění matematického popisu třecích a disperzních mechanismů v proudu hrubozrnných (především pískových) směsí. Byl formulován předpovědní model pro proudění hrubozrnných směsí nad sedlinou v tlakovém potrubí. V rámci modelu zavedeny nové výpočetní vztahy pro
- hydraulickou drsnost erodovaného pohyblivého dna,
- poměr suspendovaných částic k celkovému množství částic dopravovaných v proudu nad sedlinou.
Pro speciální případ svislého proudění (tj. proudění bez stratifikace proudu) byl zkoumán třecí mechanismus dopravovaných částic kolidujících se stěnou potrubí. Byla formulována rovnice pro výpočet třecího napětí, jež tyto částice na stěně vyvozují.
Výsledky výzkumu by měly umožnit přesnější modelování pohybu suspenzí v potrubích (hydraulická doprava sypanin), kanalizačních sítích a otevřených korytech (pohyb splavenin v bystřinách a řekách).