Экспериментальное и теоретическое изучение движения частиц в водном потоке

Приведены результаты экспериментального изучения поведения минеральных частиц уплощенной формы при перемещении их в водной среде по наклонной и искривленной поверхности. Перемещение частиц скольжением по днищу наклонно установленной трубки показали, что при достижении определенной скорости погружения частиц, они переворачивались и перемещались, далее, ориентированными длинной осью перпендикулярно к стенке трубки. В случае использования восходящего потока воды по искривленной поверхности выявлено существование определённого угла наклона поверхности, при котором происходит мгновенный переход (срыв) частиц уплощенной формы с поверхности в объем потока сопровождаемый выносом ее из трубки. Для изучения эффекта разворота частиц пластинчатой формы в водной среде при перемещении по наклонной поверхности падающей под собственным весом и увлекаемым восходящим потоком воды, проведены экспериментальные работы на лабораторном стенде с тонкими пластинками меди, алюминия, стали и золота. Всего проведено более 2000 экспериментов по определению угла разворота с последующим отрывом. На основании полученных результатов разработана математическая модель, описывающая особенности перемещения тонкой прямоугольной пластинки, в вертикально направленном потоке жидкости внутри искривленной трубы. The experimental data on the behavior of flattened mineral particles in water flow along inclined and curved surface are described. The tests with sliding of particles on the bottom of an inclined tube show that particles having achieved a certain immersion rate turn and move further with their longer axis oriented in perpendicular to the tube wall. In upward water flow on a curved surface, it is found that there exists a certain angle of the surface incline such that flattened particles are instantaneously taken from the flow surface depthward and off the tube. The phenomenon of the flattened particle turn in gravity water flow on an inclined surface and, then, entrainment in upward water flow was studied experimentally in laboratory bench testing of fine plates of copper, aluminum, steel and gold. All in all, more than 2000 tests have been carried out to determine the turn angle and further departure. Developed based on the obtained results, the mathematical model describes the behavior of a thin rectangular plate in the vertical water flow inside the curved tube.