Distribucion vertical de concentraciones en escurrimentos turbulentos con superficie libre

Abstract

La presente tesis trata del establecimiento de la distribución de concentraciones en flujo turbulento con partículas sólidas suspendidas. Empléanse dos tratamientos analíticos diferentes: El primero consiste en una generalización del principio de similaridad cinemática de Th. von Kármán. El perfil de concentraciones así obtenido aplícase satisfactoriamente para elevadas concentraciones de partículas gruesas y concuerda con experiencias realizadas en laboratorio, en donde la mayor parte del transporte efectuóse en la zona baja del flujo. Con todo, la distribución de velocidades a que se llega, ajústase con bastante precisión, en toda la vertical, a los valores medidos. El segundo tratamiento se basa en el coeficiente de transferencia de sedimentos. De esta forma se consigue una distribución de concentraciones aplicable a toda la vertical. Los resultados teóricos concuerdan, con razonable precisión, con las mediciones tomadas en el medio del Río Grande, Nuevo México. En ambos tratamientos es posible calcular la descarga total de sólidos en suspensión, mediante integración directa. Finalmente, la descarga de sólidos en suspensión calculada por el segundo procedimiento se compara con la dada por el proceso de Einstein modificado.

The objective of this thesis is to determine the distribution of concentration in turbulent flow with suspended solid particles. Two distinct analytic approaches are employed to determine the concentration distribution; the first one consists of a generalization of the similarity principle of Th. von Kármán, and the second has been based on the use of a sediment diffusion coeffcient. The concentration prophile obtained by the first approach can be applied satisfactorily to flows with high concentration of coarse particles and the results agree substantially with experimental data of flows, in which the major part of the transport took place at the lower part of the channel. On the other hand, the velocity prophile obtained agrees to a high degree of accuracy with experimental data, throughout the depth. of the channel. The second approach leads to a concentration distribution that can be applied to the whole depth of the channel. The theoretical results described in this thesis are in agreement with those obtained by Nordin and Dempster in measurements taken at the Midle Rio Grande, New Mexico. The total suspended load is derived by direct integration of the concentration prophile obtained by both methods. The solids discharge, derived from the second approach is compared with the one given by the Modified Procedure of Einstein.