砂粒下落的终极速度

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污水进入水厂的第一站通常是一个大水箱,这个水箱用于沉淀较大的颗粒。一般来说,重力沉降是一种经济的颗粒分离方法。如果水箱中的流体以受控的低速运动,我们可以根据颗粒到达底部所需的时间将它们分类到单独的容器中。

该模型模拟落入水中的球形砂粒。砂粒从静止状态开始加速,并迅速达到其自由沉降速度。结果与实验研究结果非常吻合。该模型是运动坐标系中的轴对称流体流动仿真,与描述砂粒运动的常微分方程 (ODE) 相耦合。

案例中展示的此类问题通常可通过以下产品建模: