Eendimensionale beschouwing van de bezinking van hooggeconcentreerde zandwatermengsels onder turbulente omstandigheden

Abstract

De concentratie van het opgezogen zandwatermengsel en de mate van turbulentie in het beun van een sleephopperzuiger zijn van grote invloed op de snelheid van bezinken van het zandwatermengsel in het beun. Om de kennis van deze invloedsfactoren op de snelheid van bezinken te vergroten is een proefopstelling gebouwd waarin de bezinking van zandwatermengsels onder turbulente omstandigheden is bestudeerd. De proefopstelling bestaat uit een kolom waarin een vast rooster is geplaatst. Via een speciaal ontworpen leidingstelsel kunnen hooggeconcentreerde zandwatermengsels in de kolom gepompt worden. Door de kolom inclusief het rooster heen en weer te draaien wordt in de kolom turbulentie opgewekt. In deze kolom zijn bij verschillende concentraties proeven gedaan, waarbij ook de mate van turbulentie is gevarieerd. Er zijn proeven gedaan met twee zandfracties, een serie met Dso=80f.!m en een serie met Dso=270f.!m. Na uitvoering van de proeven is bekeken of de theorie voor de bezinking van hooggeconcentreerde zandwatermengsels (hindered settling) en de theorie voor bezinking onder invloed van turbulentie (gradiënttype transport) gecombineerd konden worden om de bezinking in de kolom te beschrijven. Dit is gedaan door de betreffende vergelijking in een numeriek model om te schrijven en de resultaten uit het model te vergelijken met de proefresultaten. Er zijn in totaal drie numerieke modellen opgesteld. Eerst is een model opgesteld waarmee de bezinking in de kolom zonder turbulentie wordt beschreven. Vervolgens zijn twee modellen opgesteld die de bezinking onder invloed van turbulentie beschrijven. In het eerste model is een constante turbulente diffusiecoëfficiënt verondersteld. In het tweede model is de turbulente diffusiecoëfficiënt als functie van de concentratiegradiënt verondersteld. Hiervoor is met behulp van een aantal proeven een verband bepaald. Door dit verband op te nemen in het numerieke model is onderzocht of dit verband geldt voor alle proeven. Uit de vergelijking tussen de numerieke modellen en de proefresultaten is geconcludeerd dat een combinatie van de theorie voor de bezinking van hooggeconcentreerde zandwatermengsels en de theorie voor bezinking onder invloed van turbulentie een goede beschrijving van de bezinking in de kolom geeft. Tevens is gebleken dat vooral bij hoge beginconcentraties het model dat de turbulente diffusiecoëfficiënt als functie van de concentratiegradiënt veronderstelt een betere beschrijving van de bezinking in de kolom geeft dan het model dat een constante turbulente diffusiecoëfficiënt veronderstelt.