王智豪，肖 洋，2，刘杰卿，王梓璇

(1.河海大学水利水电学院，江苏南京210098；2.水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，江苏南京210098)

0 引 言

颗粒沉降是泥沙运动力学的基本课题之一，同时泥沙颗粒作为水中污染物质的主要载体，其沉降规律是环境泥沙学的基础。实际沉降过程往往为颗粒群体沉降，但其沉降规律十分复杂，因此需要将颗粒群体沉降过程概化，从最基本的双颗粒沉降研究入手。前人对于双颗粒沉降规律研究多为数值模拟[1-3]，由于实验手段所限，鲜见实验研究[4，5]，导致数值模拟缺少实验验证。

本文通过实验方法对双球体颗粒并排释放时的沉降过程在雷诺数过渡区进行研究，发明了颗粒电磁释放装置，实现了颗粒同步释放，消除了释放装置对液体的扰动，保证颗粒沉降实验初始条件严格可控；利用高速相机捕捉颗粒运动轨迹，分析了沉降时间、初始间距对颗粒沉降过程的影响。

1 实验设计

沉降颗粒为ρp=7.8 g/cm3金属圆球，实验液体为甘油-水混合溶液，沉降筒为40 cm×40 cm×80 cm的长方体透明有机玻璃容器。颗粒释放装置如图1所示，通过电磁铁的通电与否控制颗粒的吸附与释放，实现颗粒同时释放，初速度为零，不发生旋转，并且消除释放过程对液体的扰动。电磁铁的直径小于颗粒直径dn，可以实现两个颗粒紧密相邻，通过调节电磁铁位置以改变颗粒初始间距。颗粒轨迹捕捉系统中，拍摄帧率为400 f/s，采用2台激光器进行流场照明，一台从底部照明，另一台从侧面照明。……