单个颗粒在流体中的沉降过程称为自由沉降。若颗粒数量较多,相互间距离较近,则颗粒沉降时相互间会干扰,称为干扰沉降。自由沉降与干扰沉降相比较为简单,下面主要讨论自由沉降。
颗粒刚开始沉降时,速度u为零,则
曳力也为零,颗粒在净质量力(质量力与浮力之差)作用下沿质量力方向作加速运动,随着运动速度u的增加,曳力开始由零不断增大,直至与净质量力相等为止,这时,颗粒加速度减为零,速度u达到一恒定值,也是最大值,此后,颗粒等速下降,这一最终的运动速度称为沉降速度。
在
干扰沉降中,由于颗粒之间的距离较小,颗粒在沉降过程中相互影响,使沉降速度要比自由沉降时的小。这种相互影响主要表现在以下两个方面:一是颗粒沉降时,
流体被置换而向上运动,从而阻滞了邻近颗粒的沉降;二是大量颗粒的存在使流体的表观粘度和密度较纯流体的大。通常,干扰沉降速度可先按自由沉降计算,然后用经验法予以校正。