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Flottabilité et traînée sur les corps immergés

Overview

Source : Alexander S Rattner et Sanjay Ali ; Département de génie mécanique et nucléaire, la Pennsylvania State University, University Park, PA

Objets, véhicules et organismes plongés dans des milieux fluides connaîtront des forces du fluide environnant sous forme de flottabilité- la force verticale vers le haut poids liquide, faites glisser- une force résistive en face de la direction du mouvement et ascenseur -une force perpendiculaire à la direction du mouvement. Prédiction et la caractérisation de ces forces est essentielle à l’ingénierie des véhicules et de comprendre le mouvement de natation et de pilotage des organismes.

Dans cette expérience, l’équilibre, de flottabilité, poids et force de glisser sur les corps immergés est étudiée en déterminant la vitesse de montée des bulles d’air et de gouttelettes d’huile dans un milieu de glycérine. Les coefficients de traînée qui en résulte à des vitesses de montée terminale seront comparées avec les valeurs théoriques.

Procedure

1. fabrication de l’article de test injection gaz (voir schéma et photo, Fig. 2)

  1. Percer un trou dans le bas d’un conteneur en plastique clos haut et plat. Installer une raccord par ce trou de passe-cloison à travers les murs. Installer un raccord réducteur pour un raccord de compression ~3.2 mm flexible dans la prise de raccord de cloison. Il s’agit de l’orifice d’injection de bulles/goutte.
  2. Insérer une courte longueur (~ 1 cm) du cordon de caoutchouc souple de diamètre 3,2 mm dans le r...

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Results

Une série d’air ascendant des bulles et des gouttelettes d’huile de différents diamètres sont présentés sur la Fig. 3. Les petites bulles et les gouttelettes monter à des vitesses inférieures à cause de la plus forte à forces de traînée. A ces vitesse faible et des échelles de longueur, forte tension superficielle forces résultent presque sphériques bulles et gouttes. Les plus grandes bulles approchent Re ~ 2, ayant pour résultat un peu apla...

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Application and Summary

Cette expérience a démontré la mesure du coefficient de traînée de bulles montantes et les gouttelettes en suspension dans un milieu liquide. Faites glisser coefficients ont été déterminés en tenant compte pour le poids, la flottabilité et les forces de traînée. Résultats ont été comparés à un modèle théorique pour bulle/goutte CD à faible nombre de Reynolds. Ces résultats pourraient être directement applicables à la conception de la chaleur industrielle et échangeurs de massiv...

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References
  1. J.S. Hadamard, Motion of liquid drops (viscous), Comp. Rend. Acad. Sci. Paris. 154 (1911) 1735-1755.
  2. W. Rybczynski, On the translatory motion of a fluid sphere in a viscous medium, Bull. Acad. Sci., Cracow, Ser. A. (1911) 40.
Tags
BuoyancyDragImmersed BodiesFluidPredictionCharacterizationMechanical ProblemsEngineering VehiclesSwimmingFlying OrganismsBuoyant ForceGravityDrag ForceRelative MotionMagnitudeSmall BubblesDropletsFluid DensityVolumeAcceleration Due To GravityArchimedes PrincipleGravitational ForceAverage Density

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0:06

Overview

1:06

Principles of Buoyancy and Drag

3:55

Setting up and Performing the Test

5:58

Analysis

8:25

Results

9:41

Applications

11:01

Summary

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