Transitional granular flows : an experimental approach
"The granular column collapse is a benchmark model to study granular flows over transitional flow regimes using a two-dimensional setup. This research explores the mobility and collapse dynamics of granular columns as a function of the column aspect ratio a = H0/L0, with H0 and L0 as the initia...
- Autores:
-
Pinzón Forero, Gustavo Adolfo
- Tipo de recurso:
- Fecha de publicación:
- 2019
- Institución:
- Universidad de los Andes
- Repositorio:
- Séneca: repositorio Uniandes
- Idioma:
- eng
- OAI Identifier:
- oai:repositorio.uniandes.edu.co:1992/43728
- Acceso en línea:
- http://hdl.handle.net/1992/43728
- Palabra clave:
- Materiales granulados - Investigaciones
Materiales granulados - Propiedades mecánicas - Investigaciones
Resistencia de materiales - Investigaciones
Columnas - Investigaciones - Pruebas
Ingeniería
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"The granular column collapse is a benchmark model to study granular flows over transitional flow regimes using a two-dimensional setup. This research explores the mobility and collapse dynamics of granular columns as a function of the column aspect ratio a = H0/L0, with H0 and L0 as the initial column height and with, respectively. Making use of the simplicity of the experimental setup, several scenarios are evaluated: i) Dry collapse, ii) Submerged collapse, iii) Partially-submerged collapse and, iv) partially-saturated collapse. The results show that the column mobility is controlled by its aspect ratio (a), presenting a clear agreement with previous studies. The final deposit shape is also affected by the initial geometry of the column, marking a transition between trapezoidal deposits for short columns and triangular deposits for tall columns. Additionally, two characteristic times mark the boundaries of the different stages present during the collapse. Focusing on the particle-fluid interaction of the submerged scenario, convective cells are found inside the system, generating a recirculating flow within the column during the collapse. In the partially-submerged scenario, the collapse is observed to generate different types of waves: right-moving waves (seaward) and left-moving waves (landward). The amplitude in seaward waves is found to decrease with the water level, while the landward waves are noticed only in a small range of water levels. Finally, the partially-saturated scenario is evaluated as a final review on the setup capabilities. The presence of water meniscus is observed to decrease the mobility of the column, due to the additional shear strength of the capillary forces."--Tomado del Formato de Documento de Grado. |
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Making use of the simplicity of the experimental setup, several scenarios are evaluated: i) Dry collapse, ii) Submerged collapse, iii) Partially-submerged collapse and, iv) partially-saturated collapse. The results show that the column mobility is controlled by its aspect ratio (a), presenting a clear agreement with previous studies. The final deposit shape is also affected by the initial geometry of the column, marking a transition between trapezoidal deposits for short columns and triangular deposits for tall columns. Additionally, two characteristic times mark the boundaries of the different stages present during the collapse. Focusing on the particle-fluid interaction of the submerged scenario, convective cells are found inside the system, generating a recirculating flow within the column during the collapse. In the partially-submerged scenario, the collapse is observed to generate different types of waves: right-moving waves (seaward) and left-moving waves (landward). The amplitude in seaward waves is found to decrease with the water level, while the landward waves are noticed only in a small range of water levels. Finally, the partially-saturated scenario is evaluated as a final review on the setup capabilities. The presence of water meniscus is observed to decrease the mobility of the column, due to the additional shear strength of the capillary forces."--Tomado del Formato de Documento de Grado."El ensayo de columna granular es un modelo que permite estudiar flujos granular sobre regímenes transicionales, mediante el uso de un sistema planar. Esta investigación explora la movilidad y las dinámicas del collapso de columnas granulares como función de la relación de aspecto de la columna a=H0/L0, donde H0 y L0 representan el ancho y alto de la columna, respectivamente. Utilizando la simplicidad del montaje experimental, diferentes escenarios son evaluados: i) Colapso seco, ii) Colapso sumergido, iii) Colapso parcialmente sumergido y, iv) Colapso parcialmente saturado. Los resultados muestran que la movilidad de la columna está controlada por la relación de aspecto (a), presentando una similaridad con estudios previos. La forma del depósito final se encuentra afectado de manera similar por la geometría de la columna, marcando una transición entre depósitos trapezoidales en columnas bajas y depósitos triangulares en columnas altas. Adicionalmente, dos tiempos característicos marcan los límites de las diferentes etapas presentes durante el colapso. Enfatizando en la interacción partícula-fluido en el escenario sumergido, celdas convectivas son observadas dentro del sistema, generando una recirculación del fluido dentro de la columna a medida que el colapso avanza. En el escenario parcialmente-sumergido, el collapso genera diferentes tipos de olas: olas positivas y negativas. La amplitud de las olas positivas decrece con el nivel de agua, mientras que las olas negativas son observadas únicamente en cierto rango. Finalmente, el escenario parcialmente-saturado es evaluado para evaluar las capacidades del montaje experimental. Se observa que la presencia de meniscos de agua disminuye la movilidad de la columna, debido a las fuerzas adicionales generadas."--Tomado del Formato de Documento de Grado.Magíster en Ingeniería CivilMaestría43 hojasapplication/pdfengUniandesMaestría en Ingeniería CivilFacultad de IngenieríaDepartamento de Ingeniería Civil y Ambientalinstname:Universidad de los Andesreponame:Repositorio Institucional SénecaTransitional granular flows : an experimental approachTrabajo de grado - Maestríainfo:eu-repo/semantics/masterThesishttp://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85Texthttp://purl.org/redcol/resource_type/TMMateriales granulados - InvestigacionesMateriales granulados - Propiedades mecánicas - InvestigacionesResistencia de materiales - InvestigacionesColumnas - Investigaciones - PruebasIngenieríaPublicationhttps://scholar.google.es/citations?user=XvhZCvwAAAAJvirtual::7034-10000-0002-9236-8130virtual::7034-1f2957fb4-17e4-47e9-86c8-74d835ff1b4evirtual::7034-1f2957fb4-17e4-47e9-86c8-74d835ff1b4evirtual::7034-1ORIGINALu830295.pdfapplication/pdf11136976https://repositorio.uniandes.edu.co/bitstreams/ba4d1902-7fe3-49bc-a584-2fb73413ad92/downloadbb8aa6070db90ff80c1f0d9d55c7e1c3MD51TEXTu830295.pdf.txtu830295.pdf.txtExtracted texttext/plain104160https://repositorio.uniandes.edu.co/bitstreams/85a4c057-e196-4c73-95e1-c04bbb163a42/downloadd705169f45d8720498370ba5a4492613MD54THUMBNAILu830295.pdf.jpgu830295.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg6944https://repositorio.uniandes.edu.co/bitstreams/1b0e19a4-52a2-4036-8ca8-08afab5c5057/download5d4c9a89ccf72c72c5f0c475cf34b933MD551992/43728oai:repositorio.uniandes.edu.co:1992/437282024-03-13 13:19:57.455https://repositorio.uniandes.edu.co/static/pdf/aceptacion_uso_es.pdfopen.accesshttps://repositorio.uniandes.edu.coRepositorio institucional Sénecaadminrepositorio@uniandes.edu.co |