Trabajo de grado - Maestría
Heap formation on sand flows in a split-bottom couette cell
Fecha
2020Registro en:
instname:Universidad de los Andes
reponame:Repositorio Institucional Séneca
Autor
Polanía Meneses, Oscar Santiago
Institución
Resumen
En esta tesis, flujos de partículas no elogiadas pero angulares son estudiadas en una celda Couette de base dividida. Los flujos granulares en geometrías de base divida tienen un flujo secundario que forma una pila en la superficie libre del medio granular. Observaciones previas de la formación de la pila en celdas de base divida son hechos en el régimen quasi-estático. En este estudio, los flujos transitan desde un flujo con bajo hasta alto nivel de inercia variando la altura y la tasa de corte del sistema. La velocidad superficial y la altura del medio son medidas a partir del análisis digital de imágenes. El régimen de flujo y las característica geométricas de la pila son tomadas a partir de las mediciones. Se observa que la banda de corte universal puede ser extendida a sistemas con alta inercia. Adicionalmente, en el régimen universal, las deformaciones superficiales pueden ser consideradas. También se muestra que las características geométricas de la pila aumentan con la inercia del sistema. Se identifica un límete para que la pila aumente, y se evidencia que la geometría de la pila después del flujo está determinada por el ángulo de reposo. Hay dos inestabilidades cuando el medio granular es sometido a altas tasas de corte. Este estudio aporta observaciones útiles a cerca de la deformación de la superficie libre de medios granulares en el régimen inercial con partículas angulares In this thesis, flows of non-elongated but angular particles are studied in a split-bottom Couette cell. Granular flows in split-bottom geometries have a secondary flow that forms a heap on the free surface of the granular media. Previous observations of forming heaps in split-bottom cells are made in the quasi-static regime. Here, the flows transit from a slow inertial regime to a high inertial regime by varying the height and shear rate of the system. The surface velocity and the superficial height are measured through digital image analysis. The flow regimes and the heap geometric features are characterized by the measurements. It is shown that the universal shear banding can be extended to systems with high inertia. Additionally, in the universal regime, superficial deformations can be considered. It is also shown that the heap geometric features augment with the system inertia. It is identified a limitation of the heap to grow, and it is evidenced that the heap geometry after flow is governed by the internal angle of friction of the granular media. There are two instabilities when the granular media is submitted to high shear rates. This study provides useful observations of the free-surface deformation of flows in slow and high inertial regime with angular particles