Effects of the concentration of solids on the phenomenon of super-elevation in artificial curved open channels
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Resumen en español
(Eng) This present study analyses the effects of the concentration of solids in the over-elevation phenomenon in a canal with a 180° curvature and a constant trapezoidal transversal section, with a firm bed, the fluid has a non-colloidal, mono-disperse distribution of relatively spherical particles of 1mm in size, thus making the rheology of the flow de - scribable by the Einstein-Roscoe equation (1). Two stages are proposed for the development of the research; the first corresponds to physical experimentation, achieved using an artificial canal, in which 420 tests were carried out using different concentration of solids and two slopes, in order to determine the behaviour of the bi-phased flow. All of this is carried out by using experimental results and results obtained from numerical models. The data collected from the experimental process is compared to the results obtained from the theoretical models that are reported in literature. An over-elevation equation was formulated from the analysis, which can be used for the bi-phased conditions de - scribed in this article. During the second phase, numerical modelling using the TITAN2F software was carried out, where laboratory conditions are replicated. Data found from numerical modelling is compared with experimental results, with the intention of validating the numerical model that TITAN2F uses. From what is mentioned above, it was deduced that TITAN2F effectively reproduces the hydraulic phenomenon. However, it is also observed that the program has a low susceptibility to changes in the concentration of solids, due to the scale being used.
Resumen en español
(Spa) En el presente estudio se analiza los efectos de la concentración de sólidos en el fenómeno de sobre-elevación en un ca - nal con una curva de 180° y de sección transversal trapezoidal constante, con lecho fijo, el fluido tiene una distribución monodispersa no coloidal de partículas aproximadamente esféricas de tamaño 1 mm, por lo que la reología del flujo puede ser descrita por la ecuación de Einstein-Roscoe. Para el desarrollo de la investigación se plantean dos fases; la primera, correspondiente a experimentación física, por medio de un canal artificial, en el que se realizaron 420 ensayos con diferentes concentraciones de sólidos y dos pendientes, para determinar el comportamiento del flujo bifásico. Todo esto se lleva a cabo comparando resultados experimentales y con resultados obtenidos de modelos numéricos. Los datos alcanzados en el proceso experimental se comparan con los resultados obtenidos a partir de modelos teóricos reportados en la literatura. A partir del análisis realizado Se formuló una ecuación de sobre-elevación, que puede ser usada para las condiciones de flujos bifásicos expuestas en este artículo. En la segunda fase se realizan modelaciones numéricas usando el software TITAN2F, donde se replican las condiciones del laboratorio. Los datos encontrados a partir de las modelaciones numéricas se compararon con los resultados experimentales, con el fin de validar el modelo numérico que utiliza TITAN2F. De lo anterior, se pudo deducir que efectivamente, TITAN2F reproduce el fenómeno hidráulico; sin embargo, se observa que el programa tiene baja susceptibilidad a cambios de concentración de sólidos debido a la escala utilizada.