劉格非Liu, Ko-Fei臺灣大學:土木工程學研究所艾昱安Ai, Yi-AnYi-AnAi2010-07-012018-07-092010-07-012018-07-092009U0001-0310200712344800http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/187908本文研究不同濃度的高嶺土加水在垂直旋轉式流變儀中的流動現象。使用固定量(9000ml左右)、不同濃度的高嶺土混合液進行實驗，過程中觀測並紀錄流體在流變儀中，在不同速度下的運動型態(包含非穩態)，如穩定、擺盪、環狀。而理論部分則採用賓漢流體作為本構關係式，搭配張哲維(2008)所發展出的流變參數率定公式，將符合二維、穩態及長波理論假設下的運動型態進行參數檢定。實驗儀器的旋轉方向為順時針旋轉，所選用的濃度從最濃47.96%到最稀25.38%，共有8組。每組濃度都以不同的速度進行觀察，從3.51rpm到43.8rpm，共有12個速度。流動現象會隨不同的濃度及速度改變；一般而言，流體運動可分:上層逆時鐘朝下流動和下層底床順時鐘朝上兩層。自43.62%以後的濃度，由於黏滯力較強，在超過該濃度的臨界速度之前(表層流體的運動方向改變時，圓盤儀的旋轉速度)，流體會順時針朝上穩定的運動，此時仍然滿足質量守恆。In this study, we observe the motion of Kaolin mixed with water in the Rotating viscometer. The liquid of mixture in our experiment is constant volume (900ml) with various concentrations. The types of the motion of the liquid in different conditions, that is different rotating speeds and concentrations, in the viscometer include slipping, slumping, cataracting, and centrifuging. In theory, we use the result of K.F Liu and C.W Chang(2008), that is the calibration formula for steady and two-dimentional BIngham fluid, to calibrate the rheological parameters of mud flow.e set the rotational direction is clockwise. There are 8 different concentrations in our experiment, which range from 47.96% to 25.38%, with 12 different rotation speed (from 3.51rpm to 43.8rpm).Both the vary of concentration and speed affects the type of motion. Generally speaking, we got two types: the surface type and the bed type. The surface type is counter-clockwise and the bed type is clockwise. However, when the concentration exceeds 43.62% and under the critical speed, which is the rotational speed during the moving direction of the surface type was changed into another direction, the outcome of the experiments shows that types are both clockwise.摘 要 Ibstract II錄 III目錄 V一章、緒論 1.1前言 1.2前人研究 1.3研究方法及流程 4二章 基礎理論 5.1控制方程式 5.1.1連續方程式 5.1.2動量方程式 6.1.3本構關係式 7.1.4流量守恆方程式 10.2邊界條件 11.2.1 運動邊界條件(KBC) 11.2.2 動力邊界條件(DBC) 13三章 尺度分析與解方程式 15.1尺度定義 15.2無因次化控制方程式 18.2.1連續方程式 18.2.2動量方程式 18.2.3本構關係式 21.2.4流量守恆方程式 23.3.1運動邊界條件(KBC) 25.3.2動力邊界條件(DBC) 26四章 室內實驗 35.1實驗概述 35.1.1實驗目的 35.1.2 實驗材料 35.1.3 實驗設備 36.1.4 實驗設計: 37.1.5實驗內容 38.1.6實驗流程 45.2實驗觀測 46.2.1 高嶺土濃度25.38% 46.2.2 高嶺土濃度31.47% 53.2.3 高嶺土濃度37.19% 59.2.4 高嶺土濃度38.76% 64.2.5 高嶺土濃度41.30% 68.2.6 高嶺土濃度43.62% 80.2.7 高嶺土濃度45.27% 90.2.8 高嶺土濃度47.13% 97.2.9 高嶺土濃度47.96% 108.3實驗結果 110.3.1依前人定義之運動型態 110.3.1.1 穩定(表層流體逆時移動) 111.3.1.2 擺盪(流體受重力作用而不穩定) 111.3.1.3 環狀 113.3.2 本實驗發現之特殊運動型態 115.3.2.1穩定流況二 (表層流體順時移動) 115.3.2.2穩定流況三(表層流體不移動) 118.3.2.3穩定流況四(表層流體為二維流況) 120.3.2.4擺盪流況二(表層流體順時移動，流體前鋒受阻造成後方不穩定堆積) 123.3.2.5擺盪流況三(吸附底床流體脫離底床造成流體主體不穩定) 125.3.2.5 小結 130五章 實驗結果分析 133.1 兩層流體不同向的結果分析 133.2 兩層流體同向的結果分析 137六章 結論與建議 140.1結論 140.2 建議 140考文獻 一錄 二4224790 bytesapplication/pdfen-US高嶺土混合液垂直旋轉式流變儀賓漢流體本構關係式流變參數Kaolin mixed with waterRotating viscometerBinghamConstitutive modelRheological parameterthesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/187908/1/ntu-98-R95521317-1.pdf