Flottabilité et traînée sur les corps immergés

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 raccord de compression et serrer l’écrou de raccord. À l’aide d’une aiguille à coudre, percer un trou sur le cordon en caoutchouc mince. Il s’agit de la valve d’injection de bulles/gouttelettes dans le conteneur de liquide.
3. Remplissez le réservoir avec de la glycérine à un niveau d’environ 25 cm. Versez lentement la glycérine comme un film vers le bas de la paroi latérale du conteneur pour aider à réduire l’entraînement de bulle dans le conteneur. Attendez environ 2 heures afin de permettre des bulles plus grandes dans le conteneur.
4. Monter une caméra vidéo sur un pied vers le conteneur, avec la partie supérieure du liquide en vue. Monter un éclairage nouveau sur l’autre côté du conteneur, face à la caméra (rétro-éclairage). Insérez une feuille de diffuseur entre la lumière et le conteneur afin d’assurer l’éclairage homogène.

2. réaliser des expériences

1. Insérer une règle ou un objet plat de taille connue dans le conteneur de glycérine, au-dessus de l’orifice d’injection, face à la caméra. Enregistrer une vidéo courte de l’objet. Cela servira une échelle de correspondance entre la taille de la bulle en px et augmenter la vitesse en px s^-1 m et m s^-1, respectivement.
2. À l’aide d’une seringue avec une aiguille fine (p. ex., calibre 20). Injecter des bulles de gaz de différentes tailles à travers la valve en caoutchouc dans le liquide. Utilisez la caméra pour enregistrer des vidéos des bulles s’élevant à travers le liquide.
3. Mélanger les aliments à base d’huile avec l’huile végétale de soja (ou autre huile végétale de faible viscosité) à colorier. À l’aide de la seringue, injecter des gouttelettes d’huile de couleur de différentes tailles dans le contenant de la glycérine. Enregistrer des vidéos des gouttelettes en hausse.

3. analyse

1. À l’aide de logiciels tels que lecteur multimédia VLC, export instantanés de l’image de la vidéo du souverain (point 2.1). Dans une logiciel de retouche d’image, mesurez la distance de pixel sur une longueur connue de l’appareil. La longueur de facteur d’échelle peut décider comme , où L_m est la longueur physique de l’objet en mètres et L_px est la longueur de l’objet en pixels de l’image.
2. Pour chaque bulle ou une droplet vitesse de montée vidéo, extrait instantanés d’image quand les bulles/gouttelettes entrer et quitter la fenêtre de vue caméra. Mesurer les diamètres (horizontal) de bulle/goutte dans une image éditant le logiciel (D_px). Mesurer les vitesses d’élévation moyenne (U_px) comme la différence de bulle/goutte nez postes divisé par écoulé vidéo fois entre instantanés de l’image initiale et finale. Convertir ces valeurs en pixels des valeurs physiques comme : D = sD_px et U = sU_px.
3. Évaluer la bulle et la gouttelette nombres de Reynolds () et faites glisser les coefficients (Eqn. 2). Tracer ces valeurs et de les comparer avec les résultats théoriques de Eqn. 3. Propriétés des fluides à température ambiante (22° C) sont :
   • Glycérine : ρ_f = 1300 kg m^-3, µ_f = 3,7 kg m^-1 s^-1
   • Air : ρ_b = 1,19 kg m^-3
   • Huile de soja : ρ_b = 920 kg m^-3

Figure 2 : schéma (a) et (b) photographie d’installation expérimentale.