C. S. Simmons

J. M. Keller

Растекание жидкости по поверхности с впитыванием в грунт: Экспериментальные подтверждения Введение

Пролития происходят везде, где люди обращаются с жидкостями. Понимание пролитий может дать способность проникновения в суть действий в средствах, где жидкости обрабатываются. Эта работа рассматривает отношения между областью пролития и объемом, пролитым на водопроницаемой поверхности почвы. Распространение жидкости зависит от его физических характеристик и от поверхностных свойств. При некоторых обстоятельствах может быть возможно помочь идентифицировать неизвестную жидкость, вовлеченную в пролитие, наблюдая его поведение распространения. Эта экспериментальная работа улучшает и утверждает прогнозирующую способность ранее развитой модели. На этой стадии исследования в области пролитий только поверхностные, наклоненные, типовые поверхности почвы изучены с акцентом, сделанным пролитиям неводных или органических жидкостей, связанных с использованием в автомашинах (например, антифриз, жидкость передачи, тормозная жидкость). Эта работа достигает лучшего понимания неводного жидкого поведения пролития на почвах.

Эксперименты проводились в меньшем масштабе 30 сантиметров размером и большом масштабе приблизительно из 1 метра, чтобы сравнить влияние масштаба на размера пролития. Модель пролития зависит от упрощенного уравнения Грина-Эмпта, определенного в разделе четыре, чтобы описать проникновение в почву. Много методов использовались и для имеющего размеры проникновения и для оптимизации образцовой подгонки, чтобы исследовать различные процедуры калибровки. Жидкие СМИ, измеряющие принцип, применен, чтобы оценить основные параметры для различных жидкостей, основанных на информации о проникновении для стандартной жидкости, обычно воды. Используя уравнение Грана-Эмпта модель позволяла избежать осуществлять более механистически сложное многофазное исследование, соединенный со сверхповерхностной моделью распространения пролития. Кроме того использование модели Грина-Эмпта избегало более сложного представления параметра неводного жидкого потока в почвах. Таким образом модель Грина-Эмпта продемонстрирована, чтобы упростить моделирование вертикального проникновения. h_f

Исследование пролитий на поверхностях почвы во время экспериментов захвачена, используя цифровую фотографию. Преобразование пикселов в область позволило измерение изменения площади поверхности пролития. Растворенные водой разлитие кукурузного сиропа на песке в наклонах 2.4 степеней и 4.8 степеней произвели подобные полные области разлития и времена проникновения, но имели отличающиеся формы разлития. Форма пролития стала более удлиненной с увеличивающимся наклоном, как предсказано в предположениях, о которых ранее сообщают. Экспериментальные области пролития в значительной степени зависели от

проходимости почвы и жидкой вязкости с более крупными областями пролития, производимыми, поскольку проходимость почвы уменьшилась, и жидкая вязкость увеличилась. Произведенные области (некратких) пролитий нерегулярной формы, почти равные таковым, копируют пролития, имеющие более регулярные образцы. Некоторые жидкие пролития проникали нерегулярно по распространяющейся области в результате изменчивости в гидравлических свойствах пакета почвы, даже при том, что забота была проявлена, чтобы произвести однородный пакет почвы. Важное наблюдение состоит в том, что пролития имели тенденцию производить fingershaped выпячивание на вниз наклонном краю, в то время как они прогрессировали. Формирование этой особенности, как полагают, имел отношение к сокращению порождения поверхностного натяжения ширины пролития на переднем крае, нехватка почвы wetting на переднем крае пролития может также внести в развитие пальца лобное выпячивание.

Образцовые моделирования экспериментов пролития точно предсказанная область пролития, когда параметры почвы были соответственно приспособлены или калиброваны. Максимальная ошибка в предсказанных областях пролития колебалась от 4 % до 25 %, в зависимости от образцовой калибровки. Модель предсказала более быстрые прогрессии пролития чем наблюдаемый, и предсказала, что пролития часто шире и менее удлиняются чем в эксперементах. Образцовые недостатки предсказания вызваны неспособностью описать формирование пятна из-за пренебрежения поверхностным натяжением в модели. Будущие формулировки модели пролития требуют включения эффектов поверхностного натяжения описать перебирающий. Тем не менее, эксперименты пролития показывают, что модель пролития захватила основные физические отношения между свойствами жидкости и почвы, управляющими процессом пролития.