ИССЛЕДОВАНИЕ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОТОКА ВОДНО-ПЕСЧАНОЙ СУСПЕНЗИИ В ТРУБЕ

В работе проведено исследование течения водно-песчаной суспензии, описываемой моделью Оствальда – де Вейля, в цилиндрической трубе, определена зависимость расхода жидкости от перепада давления, получены зависимости для радиального распределения скорости и эффективной вязкости течения. Установлено, что распределение эффективной вязкости характеризуется монотонным увеличением по мере приближения к стенкам канала. С увеличением значений параметра консистенции k возрастает диссипация механической энергии потока, что приводит к росту гидравлического сопротивления. При течении дилатантных сред с невысоким значением показателя нелинейности 12 n  происходит уменьшение гидравлического сопротивления с ростом перепада давления. При 2n = коэффициент гидравлического сопротивления перестает зависеть от перепада давления и определяется только свойствами жидкости и размерами канала. При высоких значениях показателя нелинейности 2 n  с ростом перепада давления происходит рост гидравлического сопротивления.

реология, суспензии, вязкость, неньютоновские жидкости, модель Оствальда – де Вейля, гидротранспорт

1. Покровская В.Н. Трубопроводный транспорт в горной промышленности. Москва : Недра, 1985. 192 с.

2. Смолдырев А.Е., Сафонов Ю.К. Трубопроводный транспорт концентрированных гидросмесей. Москва : Машиностроение, 1989. 256 с.

3. Карпеев В.А. Производство высококачественных строительных песков и утилизация золошлаковых отходов // Строительные материалы. 1998. № 10. С. 22−23.

4. Баранов Ю.Д., Блюсс Б.А., Семененко Е.В., Шурыгин В.Д. Обоснование параметров и режимов работы систем гидротранспорта горных предприятий. Днепропетровск : Новая идеология, 2006. 416 с.

5. Васильева М.А. Экспериментальное определение расходно-напорных характеристик грунтовых насосов в системе гидротранспорта хвостов обогащения железной руды // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Геология. Нефтегазовое и горное дело. 2013. № 6. С. 111−119.

6. Криль С.И. Напорные взвесенесущие потоки. Киев : Наукова думка, 1990. 170 с.

7. Криль С.И., Семененко Е.В. Методика расчета параметров трубопроводного гидротранспорта разноплотностных полидисперсных материалов // Прикладная гидромеханика. 2010. Т. 12 (84). № 1. С. 48−54.

8. Кутепов A. M., Полянин Л.Д., Запрянов З.Д., Вязьмин А.В., Казенин Д.А. Химическая гидродинамика : справочное пособие. Москва : Бюро Квантум, 1996.

9. Островский Г.М. Прикладная механика неоднородных сред. Санкт-Петербург : Наука, 2000. 359 с.

10. Prosvetov V.I., Sumets P.P., Verveyko N.D. Modeling of Flow of Medium with Homogeneous Microstructure. International Journal of Mathematical Models and Methods in Applied Sciences. 2011. V. 5. No. 1. P. 508−516.

11. Малкин А.Я., Исаев А.И. Реология: концепции, методы, приложения. Санкт-Петербург : Профессия, 2007. 560 с.

12. Матвиенко О.В., Унгер Ф.Г., Базуев В.П. Математические модели производственных процессов для приготовления битумных дисперсных систем. Томск : Изд-во ТГАСУ, 2015.

13. Климов Д.М., Петров А.Г., Георгиевский Д.В. Вязкопластические течения: динамический хаос, устойчивость и перемешивание. Москва : Наука, 2005.

14. Уилкинсон У.Л. Неньютоновские жидкости. Москва : Мир, 1964.

15. Barnes, H.A. A handbook of elementary rheology. Institute of Non−Newtonian Fluid Mechanics, University of Wales. 2000.

16. Jiao D., Sharma M.M. Investigation of Dynamic Mud Cake Formation: The Concept of Minimum Overbalance Pressure // SPE 26323, Proceedings of the SPE 68th Annual Technical Conference & Exhibition, Houston, TX, October 3−6, 1993.

17. Ferraris C. Measurement of the Rheological Properties of High Performance Concrete // Journal Research of the National Institute of Standards and Technology. 1999. V. 104. P. 461–466.

18. Erdem T.K., Khayat K.H., Yahia A. Correlating Rheology of Self-Consolidating Concrete to Corresponding Concrete-Equivalent Mortar // Journal ACI Materials. 2009. V. 106. № 2. P. 154−160.

19. Tattersall G.H., Banfill P.F.G. The rheology of fresh concrete. Pitman. 1983.

20. Matvienko O.V., Bazuev V.P., Venik V.N., Smirnova N.G. Numerical investigation of Herschel - Bulkley fluids mixing // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering Advanced Materials in Construction and Engineering. Сер. «International Scientific Conference of Young Scientists: Advanced Materials in Construction and Engineering, TSUAB 2014» 2015. P. 012034.

21. Матвиенко О.В., Базуев В.П., Сабылина Н.Р., Асеева А.Е., Суртаева А.А. Исследование установившегося течения вязкопластического битумного вяжущего, описываемого моделью Шведова − Бингама, в цилиндрической трубе // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2019. Т. 21. № 3. С. 158−177.

22. Матвиенко О.В., Базуев В.П., Дульзон Н.К. Математическое моделирование течения закрученного потока вязкопластической жидкости в цилиндрическом канале // Инженернофизический журнал. 2014. Т. 87. № 5. С. 1129−1137.

23. Матвиенко О.В., Базуев В.П., Асеева А.Е. Математическое моделирование течения закрученного потока псевдопластической жидкости Балкли – Гершеля в цилиндрическом канале // Инженерно-физический журнал. 2019. Т. 92. № 1. С. 215–226.

24. Матвиенко О.В., Базуев В.П., Асеева А.Е. Математическое моделирование течения закрученного потока дилатантной жидкости Балкли – Гершеля в цилиндрическом канале // Инженерно-физический журнал. 2019. Т. 92. № 6. С. 2641–2651.

25. Матвиенко О.В., Базуев В.П., Южанова Н.К. Математическое моделирование течения закрученного потока дилатантной жидкости в цилиндрическом канале // Инженерно-физический журнал. 2014. T. 87. № 1. С. 192–199.

26. Матвиенко О.В., Базуев В.П., Южанова Н.К. Математическое моделирование течения закрученного потока псевдопластической жидкости в цилиндрическом канале // Инженерно-физический журнал. 2011. Т. 84. № 3. С. 544–547.

27. Матвиенко О.В. Исследование установившегося течения псевдопластической жидкости, описываемой моделью Cиско, в цилиндрической трубе // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2018. № 55. С. 99−112.

28. Матвиенко О.В. Численное исследование течения неньютоновских жидкостей в цилиндрическом канале // Известия высших учебных заведений. Физика. 2014. Т. 57. № 8-2. С. 183−189.

29. Матвиенко О.В., Базуев В.П., Черкасов И.C., Асеева А.Е., Веник В.Н. Течение битумного вяжущего, описываемого моделью Оствальда – де Вейля, в цилиндрической трубе // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2020. Т. 22. № 1. С. 171−192.