2.0 Экспериментальные методы пролития

2.1 Материалы

Жидкости и почвы были отобраны основанные на предварительном исследовании их физических свойств и как те свойства будут влиять на жидкое распространение. Используемая почва песка не является точно или песком Куинси или Аккузэндом, о котором сообщает Келлер и Симмонс (2005). Песок (названный Корой Бобра) был промежуточным звеном с более классифицированным гранулометрическим составом. Это было выбрано из-за его доступности и однородности. Гранулометрический состав и водная кривая задержания песка Коры Бобра, которые были измерены определенно, обеспечены в Приложении B. (Кора бобра - название пейзажа, материалы снабжают компанию.) Суглинок ила изначально, который намного более плотный чем песок и следовательно менее проводящий, использовался как запланировано. Однако, определенная гидравлическая проводимость этого суглинка ила как просеяно должна была быть повторно измерена и отличается чем первоначально сообщаемый Келлером и Симмонсом (2005). Определенная проходимость песка и суглинка ила определена и дана как часть тестирования пролития, обсужденного этим отчетом.

Используемые жидкости были растворенным кукурузным сиропом, нефтью насоса, антифризом, и dodecane. Кукурузный сироп был растворен

3 к 1, или 1 к 1 объемом, с водой, чтобы произвести жидкости с диапазоном вязкости и плотности. Dodecane использовался, чтобы изучить, главным образом, поведение проникновения, но не использовался в большом количестве, чтобы создать пролитие.

У кукурузного сиропа сокращения (3 сиропа частей и 1 вода части объемом) есть вязкость приблизительно в 55 раз больше чем это воды, и у нефти насоса есть подобная вязкость, но более низкая плотность и поверхностное натяжение. Dodecane, с другой стороны, может использоваться, чтобы исследовать жидкость с вязкостью, приблизительно равной, чтобы оросить, но менее плотный.

2.2 Методология

Почвы были упакованы в подносы формы для пирога 31 см × 20 см × 4 см (L, W, D) и поднос пластмассы масштабного размера прямоугольной формы (96 см × 66 см × 10 см). Поверхность была сделана плоской и гладкой, катя большую цилиндрическую трубу по кастрюле или краю подноса, заполняя это с почвой, пока поверхность почвы не была даже с контейнерным краем. Другие методы, такие как очистка поверхностной плоскости, как находили, были менее эффективными для того, чтобы создать даже или гладкая поверхность. Четность была проверена, наблюдая поведение пролития, распространяющегося в кастрюлях меньшего размера.

Пролитие в качестве примера нефти насоса показывают в рисунке 2.1 для подноса масштабного размера. Как правило, жидкость льют через трубу и позволена начать распространяться на сформированной пластмассовой подушке маленького шестиугольника, помещенной в

поверхность почвы. Подушка препятствует тому, чтобы жидкость обыскивала поверхность почвы в точке приложения. Пролитие, как замечается, размножается вниз наклонно. Размер открытия трубы определяет уровень заявления.

2.2.1 Выбор угла наклона

Проблема тестов пролития находила условия, которые проявили идеальное поведение распространения. Было известным в начале что, если бы жидкость не была достаточно вязкой или если бы наклон поверхности был слишком большим, то распространение не соответствовало бы ограниченным условиям теоретической модели пролития.

Кукурузный сироп был отобран как безопасная и доступная жидкость, чтобы работать с тем, потому что он мог быть растворен с водой, чтобы приспособить ее вязкость. Кукурузный сироп сокращения с 3 сиропами объемов к 1 объему воды был выбран в качестве испытательной жидкости. Как определено позже, у кукурузного сиропа сокращения есть вязкость, приблизительно в 55 раз больше чем вода, в то время как

Рисунок 2.1. Разлив нефти на гладкой Поверхности Песка. Объем нефти насоса составляет 600 мл, и поверхность наклонена 5 степеней. Поднос о 1-m, длинном и 66 см шириной.

поверхностное натяжение приблизительно на 60 % больше чем это воды. Эти жидкие свойства были определены, рассматривая поведение проникновения, как обсуждено позже.

Рисунок 2.2 - фотография небольшого пролития 60 мл кукурузного сиропа сокращения, будучи вылитым на песок, взятый только после 10 секунд. Наклон, приблизительно 5 степеней, достаточно большой, чтобы вызвать узкий ручей. Поток, объединенный в базовом краю кастрюли после 15 секунд по полной продолжительности пролития 126 секунд, имел обыкновение освобождать исходную мензурку. Длина кастрюли составляет приблизительно 32 см. Можно заметить в фотографии, что жидкость не wetting поверхность песка и имеет крутой краевой угол вдоль жидкой границы.

Напротив, рисунок 2.3 показывает подобный уровень пролития на менее наклоненную поверхность песка приблизительно в 2.5 степенях. Для рисунка 2.2, пролитие, погруженное в песок полностью после 103 секунд, тогда как впитанное только после 66 секунд для менее наклоненного пролития (рисунок 2.3), который оставался в пределах пределов длины кастрюли. В рисунке 2.2 ручей пролития обнаружил небольшой боковой наклон, который заставил это делать поперечную экскурсию, но возвратился почти к осевой линии. В рисунке 2.3 боковое и продольное распространение казалось почти симметричным. Заметь, что белое отражение верхнего света происходит, главным образом, в изгибающейся жидкой поверхности, поскольку это встречает поверхность песка. Поскольку пролития на 60 мл достаточно маленькие и медленные, не было никакой потребности вылить жидкость на подушку, как замечено в рисунке 2.1, избежать поверхностной эрозии.

Рисунок 2.2. Пролитие Кукурузного сиропа в соотношении 3:1 Вода на Немного Сыром Песке для Наклона 5 Степеней. Объем составляет 60 мл, которые вылили более чем 18 секунд. Изображение пролития спустя 10 секунд после того, как пролитие началось.

Рисунок 2.3. Пролитие Кукурузного сиропа 3:1 Вода на Немного Сыром Песке с Наклоном 2.5 Степеней. Объем составляет 60 мл, которые вылили в течение 15 секунд. Изображение пролития спустя 10 секунд после того, как пролитие началось.

Заключительные этапы распространения пролития, как показано в рисунке 2.3, показывает рисунок 2.4. Маленькая жидкая лужа остается на наклонном конце смоченной области, где жидкость снизилась (пропитанный) в песок. После 66 секунд жидкость была пропитана полностью. Поскольку жидкость впитывается во время распространения, остающаяся лужа часто неравная или нерегулярная в форме, отражая изменение подповерхностного проникновения. Это изменение формы вызвано изменением в проходимости среды песка, потому что прекрасная упаковка не могла быть достигнута. Ясно, после фотографии рисунка 2.3, распространяющаяся область продолжала увеличиваться, когда заливка была закончена.

Рисунок 2.4. Пролитие Кукурузного сиропа Сокращения на Немного Сыром Песке с Наклоном 2.5 Степеней. Пролитие показывают после 50 секунд, соответствующих к рисунку 2.3.

Из иллюстраций 2.2 до 2.4, пришли к заключению, что угол наклона не должен превысить приблизительно 5 степеней для жидкости с вязкостью меньше чем тот из кукурузного сиропа сокращения (3:1). Рисунок 2.1 показывает, что проливание из нефти насоса при данном уровне для поверхности более широкого масштаба было выполнимым. Обычно, экспериментальный подход должен был выступить небольшой, тесты пролития пан-размера прежде, чем делать попытку пролитий масштабного размера, потому что было важно решить заранее, что пролитие масштабного размера поместится в поднос 1 метр длиной.