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本文基于设计合理的流体差异旋转惯性加速度试验装置,以试验中的示踪剂颗粒为研究对象,通过系列室内物理试验,测量并计算了流体微团的运动速度及旋转角速度等一系列详细参数,并结合理论分析,证明流体微团自身存在差异旋转现象,并进一步从差异旋转惯性力的角度解释了弯道水流或排沙漏斗的悬移质分离现象,主要研究内容和结论如下:(1)通过物理模型试验及分析,得出了流体质点自身存在差异旋转的结论,并且流体质点的运动既不是自由涡也不是强迫涡,它更不属于兰金涡与二次流。(2)通过力学计算并结合理论分析得出,靠近水面的流体质点在运动时,只受离心力与差异旋转惯性力作用,此时离心加速度随质点开始向远离中心的位置运动而增大,向中心聚拢时减小;差异旋转惯性加速度随质点向远离中心的位置运动而增大,当向中心聚拢时运动方向与离心加速度相反,绝对值增大,到质点趋于静止时减小。(3)当流体质点向远离中心的位置扩散时,离心加速度与差异旋转惯性加速度方向相同,质点做离心运动。当向中心聚拢时,若差异旋转惯性加速度的绝对值小于离心加速度,质点做离心运动;反之,若绝对值大于离心加速度,则做向心运动。(4)通过对排沙漏斗模型试验数据进行力学计算,得出流体质点在排沙漏斗的各径向断面同一水平高度上,随着半径的增大,差异旋转惯性加速度的绝对值也不断增大,离心加速度则逐步减小,其差异旋转惯性加速度与离心加速度之比不断加大。(5)根据以上结论对排沙漏斗工程中的水沙分离机理进行理论分析,得出在排沙漏斗中悬移质泥沙正是在负差异旋转加速度的作用下向中心排沙底孔作向心运动,即漏斗内的悬移质泥沙是由于向心惯性力的作用而运动至中心底孔被迅速排走。