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Surface flow and erosion

Storyboard

While within the soil, the flow is limited by the level of compaction, on the surface, it can drain freely, carrying away part of the upper layer. Specifically, this flow carries the smaller particles corresponding to clay, altering the texture of the surface layer and affecting the support for vegetation growth.

>Model

ID:(380, 0)



Conditions of Levitation Plates

Description

>Top


ID:(106, 0)



Pressure difference for the case of a cylindrical channel

Equation

>Top, >Model


En el caso de un canal cilíndrico el perfil de la distribución de velocidades es

v = v_{max} \left(1-\displaystyle\frac{ r ^2}{ R ^2}\right)



donde v_{max} es la velocidad máxima, R el radio del cilindro y r la posición considerada.

En este caso la diferencia de presión

\Delta p = - \rho \bar{v} \Delta v

\\n\\nse tienen que evaluar las velocidades en los radios R-w (cara superior de la plaquita) y v(R) (cara inferior de la plaquita y fondo del capilar):\\n\\n

dp=\displaystyle\frac{1}{2}\rho(v(R)^2-v(R-w)^2)



lo que resulta en

dp =\displaystyle\frac{ \rho v_{max} ^2}{2 R ^2} w (2 r - w )

r
Cylinder radial position
m
5420
w_c
Height of a clay plate
m
5989
v_{max}
Maximum flow velocity through a cylinder
m/s
5258
dp
Pressure Difference for a Cylindrical Channel
Pa
4933
\rho_s
Solid Density
kg/m^3
4944
R
Tube radius
m
5417
dp = rho * v_max ^ 2 * w * ( 2 * r - w ) / ( 2 * R ^ 2 ) dp = rho * r * w * v_max ^ 2 / R ^ 2 rho_w * r * v_max ^ 2 / R ^ 2 > rho_s * g rgw_crho_wv_maxv_mdpdprho_sR

ID:(3160, 0)



Diferencia de presión para plaquitas pequeñas

Equation

>Top, >Model


Si la altura de la plaquita mucho menor al radio del capilar (R\gg w) la diferencia de presión

dp =\displaystyle\frac{ \rho v_{max} ^2}{2 R ^2} w (2 r - w )



se reduce a:

dp = \rho v_{max} ^2\displaystyle\frac{ r w }{ R ^2}

r
Cylinder radial position
m
5420
w_c
Height of a clay plate
m
5989
v_{max}
Maximum flow rate
m/s
5421
dp
Pressure Difference Approximation
Pa
6279
\rho_s
Solid Density
kg/m^3
4944
R
Tube radius
m
5417
dp = rho * v_max ^ 2 * w * ( 2 * r - w ) / ( 2 * R ^ 2 ) dp = rho * r * w * v_max ^ 2 / R ^ 2 rho_w * r * v_max ^ 2 / R ^ 2 > rho_s * g rgw_crho_wv_maxv_mdpdprho_sR

donde \rho_w es la densidad del agua, v_{max} la velocidad máxima en el centro del capilar, r la distancia entre la plaquita y el centro del capilar, w_c la altura de la plaquita y R el radio del capilar.

ID:(4509, 0)



Condición de levitación de las plaquitas

Equation

>Top, >Model


La condición de que la plaquita levite

dp > \rho_s w_c g



se puede reescribir con

dp = \rho v_{max} ^2\displaystyle\frac{ r w }{ R ^2}



resultando la condición

\rho_w v_{max} ^2\displaystyle\frac{ r }{ R ^2} > \rho_s g

r
Cylinder radial position
m
5420
g
Gravitational Acceleration
9.8
m/s^2
5310
\rho_w
Liquid density
kg/m^3
5407
v_{max}
Maximum flow rate
m/s
5421
\rho_s
Solid Density
kg/m^3
4944
R
Tube radius
m
5417
dp = rho * v_max ^ 2 * w * ( 2 * r - w ) / ( 2 * R ^ 2 ) dp = rho * r * w * v_max ^ 2 / R ^ 2 rho_w * r * v_max ^ 2 / R ^ 2 > rho_s * g rgw_crho_wv_maxv_mdpdprho_sR

Para poder emplear esta relación debemos estudiar el flujo por un capilar y en particular reemplazar la velocidad máxima v_{max} por la expresión que la determina según la geometría y las condiciones existentes.

ID:(4510, 0)