Анализ подобия

Принципы относительности классической механики и подобия гидродинамических явлений позволяют моделировать процессы движения частиц шлама при бурении с продувкой. В моделии в реальных условиях подобные явления при движении жидкости или газообразной среды относительно погруженных в неё твердых частиц или при движении этих частиц в спокойной среде возможны тогда, когда геометрические размеры частиц и канала потока подобны, а определяющие движение силы находятся между собой в равных отношениях, выражаемых числом Рейнольдса:

(1.1)

В рассматриваемой серии экспериментов используется тот факт, что парение (витание) твердых частиц во взвешенном состоянии в восходящем потоке газа гидродинамически подобно установившемуся равномерному падению этих частиц в жидкости. Результаты экспериментов по свободному падению частиц в жидкости правомочно распространять на ту область воздушного потока относительно частиц, которая характеризует соответствующим интервалом значений Re.

Для обеспечения этого соответствия в данных экспериментах необходима была маловязкая жидкость повышенной плотности и поэтому использовался водный раствор хлорида цинка.

Некоторые исследователи отмечают разницу между критическими скоростями падения частицы в спокойной среде и в восходящем потоке той же среды. Поскольку закономерности такой разницы являлась бы нарушением принципа относительности классической механики, ее объясняют влиянием турбулентности движущейся среды.

Факты фиксирования этой разницы при опытах в известной мере вызваны неравномерностью скорости потока по сечению канала и несовпадением точности измерения скорости падения частицы и скорости движения среды. Кроме того, как показали исследования, местная турбулентность потока воздуха сказывается на характере движения лишь очень мелких частиц, для которых вязкостные силы в воздухе играют большую роль, чем динамические (Re< 1). Поскольку нас интересует движение грубых частиц, влиянием указанной разницы в данных экспериментах пренебрегаем.