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自由沉降速度檢視原始碼討論檢視歷史

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自由沉降速度又稱終端速度。指任一顆粒的沉降不因流體中存在其他顆粒而受到干擾時,在等速階段里顆粒相對於流體的運動速度。即加速階段終了時顆粒相對於流體的速度。

影響因素

干擾沉降 在干擾沉降中,由於顆粒之間的距離較小,顆粒在沉降過程中相互影響,使沉降速度要比自由沉降時的小。這種相互影響主要表現在以下兩個方面:一是顆粒沉降時,流體被置換而向上運動,從而阻滯了鄰近顆粒的沉降;二是大量顆粒的存在使流體的表觀粘度和密度較純流體的大。通常,干擾沉降速度可先按自由沉降計算,然後用經驗法予以校正。 非球形顆粒的沉降 顆粒形狀偏離球形程度越大,曳力係數越大,相應的,沉降速度越小。 對非球形顆粒,除了顆粒形狀偏離球形程度對沉降速度有影響外,顆粒的位向對沉降速度也有影響,例如,針形顆粒直立着沉降與平臥着沉降,其阻力顯然大有區別。 壁面效應 容器的壁面會增大顆粒沉降時的曳力,使顆粒的沉降速度比按自由沉降的計算值小。[1]

原理

單個顆粒在流體中的沉降過程稱為自由沉降。若顆粒數量較多,相互間距離較近,則顆粒沉降時相互間會干擾,稱為干擾沉降。自由沉降與干擾沉降相比較為簡單,下面主要討論自由沉降。 顆粒剛開始沉降時,速度u為零,則曳力也為零,顆粒在淨質量力(質量力與浮力之差)作用下沿質量力方向作加速運動,隨着運動速度u的增加,曳力開始由零不斷增大,直至與淨質量力相等為止,這時,顆粒加速度減為零,速度u達到一恆定值,也是最大值,此後,顆粒等速下降 ,這一最終的運動速度稱為沉降速度。 由此可見,單個顆粒在流體中的沉降過程分為兩個階段:加速段和等速段,對於小顆粒,加速段極短,通常可以忽略,於是,整個沉降過程都可認為是加速直線運動[2]

參考來源