ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРИТИЧЕСКИХ СКОРОСТЕЙ ВОЗДУШНОГО ПОТОКА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ДИАМЕТРОВ ЧАСТИЦ Текст научной статьи по специальности «Физика»

Ilm-fan va ta'limda innovatsion yondashuvlar, muammolar, takliflar va yechimlar

xalqaro ilmiy-amaliy anjumani

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРИТИЧЕСКИХ СКОРОСТЕЙ ВОЗДУШНОГО ПОТОКА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ДИАМЕТРОВ ЧАСТИЦ

Нурмухамедова Диёра Рустам кизи, Р.Ш. Исанов, Шарипова Л.Дж., Гайниддинов Дильмурод Дильшодович

Ташкентский государственый транспортный университет

Аннотация: Опытные исследования в лабораторных условиях и многочисленные наблюдения в естественных условиях показывают, что на сдув частиц почвы большое оказывает характер течения воздушного потока. Нами проведены лабораторные исследования по определению влияния интенсивности потока на сдув твердых частиц различных фракций. Результаты экспериментов, проведенные с лессовыми грунтами, показали, что влияние интенсивности турбулентности на сдув твердых частиц различных фракций различно. Ключовые слова: скоростей, воздушный поток

DETERMINATION OF CRITICAL AIR SPEED FLOW DEPENDING ON PARTICLES DIAMETERS

Nurmukhamedova Diyora Rustam kizi, R.Sh. Isanov, Sharipova L.J., Gayniddinov Dilmurod Dilshodovich Tashkent state transport university

Abstract: Experimental studies in laboratory conditions and numerous observations in natural conditions show that the nature of the air flow has a great influence on the blowing off of soil particles. We have carried out laboratory studies to determine the effect of flow intensity on blowing off solid particles of various fractions. The results of experiments carried out with loess soils showed that the effect of turbulence intensity on blowing off solid particles of different fractions is different. Keywords: speeds, airflow

Перенос твердых частиц турбулентным потоком связан с процессом подъема их с пристенной области, что свою очередь, вызывает турбулентную пульсацию в пограничном слое. Легко убедиться, что взвешивание почвенных частиц под действием только пульсаций невозможно. Осредненная пульсация может поднять частицу только в том случае, когда значение подъемной силы превышает вес частицы.

Таким образом, решение практически важной задачи по задержанию частиц почвы на поверхности, т.е. по предотвращению развития ветровой эрозии, можно осуществлять посредством ослабления турбулентного обмена в пограничном (приземном) слое. Два факторы - скорость ветра и коэффициент турбулентного обмена, тесно связанные между собой, определяют параметры пограничного слоя и процессы происходящие в нем.

11т-Гап уа ta'limda ¡ткп^зюп yondashuvlar, тиатто1аг, (акППаг уа уесЫт1аг

хаЦаго Пппу-атаНу ащиташ

В наших экспериментах по поведению частицами почвы фиксировались четыре значения критической скорости воздушного потока пограничным слоем эргодической поверхности.

На рис 1. Даны такие обозначения:

Ил- скорость, при которой отдельные частицы начинают совершать колебательно-поступательное движения на расстоянии, меньше или равном длине своего диаметра;

Ир- скорость, при которой наблюдается старый отдельных частиц от эродируемой поверхности;

Имас- скорость, при которой происходит массовый сдув частиц почвы от эродируемой поверхности.

Имах- скорость, при которой происходит максимальный сдув частиц от эргодической поверхности, т.е. при котором взвешивается частицы почвы.

Опыты показали, что значения этих различны для разных типов и для разных видов стеклошариков.

При милых скоростях потока отрыв частиц от подстилающей поверхности вообще отсутствует. Как только скорость потока достигает некоторого значения, отдельные частицы колеблются, теряя устойчивость своего положения, а затем, когда скорости потока достигают критического значения, отдельное частицы почвы трогаются с места и начинают катиться, кратковременно открываясь от подстилающей поверхности. С увеличением скорости потока начинается массовое качение частиц, возрастает интенсивность скачкообразного движения. При дальнейшем росте скорости набегающего потока, благодаря влиянию пульсации вертикальной его скорости, частицы почвы поднимаются с подстилающей поверхности, т.е. взвешиваются (до некоторого расстояния вдоль потока в зависимости от гидродинамических характеристик потока).

Из анализа взаимосвязи Икр и й вытекает следующее:

1. Различные исследователи по-разному объясняют взаимосвязи Икр и й.

2. Выведенные формулы не полностью описывают экспериментальные.

Так, одних исследователей при размерах частиц менее 0,1 мм, опытные данные резко откланяются вверх от кривой, но при й > 0,1 мм кривая хорошо ответствует опыту, а у других выведенная формула подчиняется линейному закону.

3. При определении критических скоростей недостаточно обращалось

внимания на подведение частиц, которое в развитии эрозии почв является достаточно важным фактором, по которому можно различать скорости.

11т-Гап \я ta'limda ¡ткп^зюп yondashuvlar, тиатто1аг, (акППаг уа уесЫт1аг

хаЦаго Пппу-атаНу ащиташ

Поэтому нами были проведены эксперименты в аэродинамических установках по определению критических скоростей в зависимости от различных диаметров частиц (гранулометрического состава) почвы и стеклошариков и выявлению их поведения на поверхности во время продувки, т.е. определяя критические скорости потока для каждой фракции исследуемого материала. Данные значения получены осреднением результатов трехкратного повторения опытов. Наибольшие отклонения критических скоростей от средних значений не превышали 4,9%.

В наших экспериментах минимальная критическая скорость оказалась у частиц диаметров 0,1 мм т.е. несколько отличная от данных исследователей. Поэтому среди диаметров частиц выделим характерный минимальный диаметр, а среди критических скоростей - минимальную критическую. Тогда у нас получится зависимость.

И,,

кр

И

хар

= I

г а ^

а

V хаР У

(1)

Где Икр- критическая скорость потока: Ихар- характерная скорость, при которой критическая скорость имеет минимальное значение; диаметр частиц, при котором скорость потока для переноса частиц имеет минимальное значение.

Зависимость (1) наглядно показывается характер изменения критических скоростей в зависимости от диаметров частиц. У ряда исследователей эта зависимость для метелей, и наносов, описывается одним аналитическим выражением. На рис. 2 эта зависимость приведена для серо-бурых почв, обработанных сценедесмусом, при скоростях И1 Итр Имас Имах и для сравнения

- данные других авторов. При характерной скорости величины и 1п-^-

Ихар ^'хар

Оструктуриванием сценедесмусом в разных плотностях показало, что больше количество ветроустойчивые частицы оказалось у фракции ^>1,0 по сравнению с необработанной почвой при этом количество ветро опастных частиц ^<1,0 уменьшалось. Для понимания сущности эмпирической формулы проведем методом математической статистики для характеристически эрозионных процессов. К равенству применяем линеаризующие преобразования, так как линейные по параметрам функции восстанавливаются методом наименьших квадратов:

у = 1п икр/ихар х = 1п ё/ёхаг

Функцию будем искать в виде

У=Ь0 +Ь,х

Коэффициент корреляции мало отличается от коэффициента Ь0=1,0

Ilm-fan va ta'limda innovatsion yondashuvlar, muammolar, takliflar va yechimlar

xalqaro ilmiy-amaliy anjumani

й был

U _ d I

Uxar dxar N

Таким образом, 1/n является основным показателем процесса эрозии исследованного в различных местах страны с использованием аэродинамических труб Полученные результаты исследований культур на эродированних почвах более эффективно и надежно осуществлять противоэрозионные мероприятия.

Экспериментальные данные переведенные на рис.1 описываются уравнением

Л

U =a0d~2+a1d^+a2d 0+a3dx (2) где U- критическая скорость a0, ax, a2, a3 - размерные коэффициенты характеризующие Икр и d, где d -диаметр частиц.

При увлечении диаметров частиц почвы больше 4 мм, на наш взгляд, должно быть эффектным противо -выдуванием почвы. Однако в некоторых случаях оно может увеличить интенсивность турбулентности в пограничном слое, а следовательно, и скорость потока. Поэтому при этих же диаметрах в некоторых случаях появляются отклонения от закономерности. Изменение интенсивности турбулентности потока сильно влияет на частицы d < 0.14 мм. Видимо, в области d < 0.1 мм. сила сцепления частиц больше, чем сила турбулентных напряжений. Следует отметить, что шероховатость поверхности, образованная частицами почвы d > 0,14мм. оказывает сильное турбулизирующее влияние на характер течения потока.

Литературы:

1. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Физматгиз, Наука, 1973г.

2. Седов Л.И. Механика сплошной среды. Том 1-2. М., Наука, 1970г.

3. Хамидов А.А. Худойкулов С.И. «Теория струй многофазных вязких жидкостей», Ташкент, «Фан» 2003 г.