浮力と浸漬のボディ ドラッグ

1. ガス噴射テスト セクション (を参照してください図と写真、図 2) の作製

1. 背の高い、フラットの壁に囲まれたプラスチック製の容器の底に穴を開けます。この穴を通してフィッティング壁を介してバルクヘッドをインストールします。削減継ぎ手を隔壁継ぎ手出口で ~3.2 mm チューブ圧縮接続にインストールします。これは、気泡・液滴射出ポートになります。
2. 圧縮接続で 3.2 mm 径ソフト ゴムひもの短い長さ (~ 1 cm) を挿入してフィッティング ナットを締めます。縫製ピンを使用して、薄いゴムひも穴を穴をあけます。これは、流体コンテナーの気泡・液滴の注入用バルブになります。
3. 塗りつぶしの ~ 25 cm。 レベルにグリセリンとコンテナーはコンテナー内の気泡巻込みを減らすために容器側壁の下フィルムとしてゆっくりとグリセリンを注ぐ。コンテナーのうち上昇するより大きな気泡をさせるために 2 〜 時間を待ちます。
4. ビューのコンテナー、液体の上部に直面して三脚にビデオカメラをマウントします。(バックライト) カメラに直面して、コンテナーの反対側の明るい光をマウントします。光と均一な照明を確保するためコンテナーのディフューザー シートを挿入します。

2. 実験を行う

1. ルーラーまたは既知のサイズのフラットなオブジェクト コンテナーに挿入グリセリン、注入ポートの上カメラに直面しています。オブジェクトの短いビデオを記録します。これは px でバブルの大きさからをマップし、それぞれ m、m s^-1px の^-1で速度を上昇するスケールをなります。
2. (例えば、20 ゲージ) の細い針の注射器を使用してください。液体ゴム弁を通してさまざまなサイズの気泡を注入します。液体を上昇する気泡のビデオを記録するカメラを使用します。
3. 油性食品の大豆植物油 (またはその他の低粘度の植物油) 着色料を混ぜます。注射器を使用して、さまざまなサイズの色の油滴をグリセリン コンテナーに注入します。上昇している液滴のビデオを録画できます。

3. 分析

1. VLC メディア プレーヤーなどのソフトウェアを使用して、ルーラー (ステップ 2.1) のビデオから画像スナップショットをエクスポートします。画像編集ソフトウェアでデバイスの既知の長さのピクセルの距離を測定します。長さスケーリング係数として決定される、ところL_mはメートル単位でオブジェクトの物理的な長さ、 L_ピクセルは、イメージ内のピクセルのオブジェクトの長さ。
2. 各気泡や液滴上昇速度ビデオ、出入り気泡・液滴のカメラ ビュー ウィンドウから画像スナップショットを抽出します。画像編集ソフトウェア (D_px) で気泡・液滴 (水平) の直径を測定します。割った気泡・液滴の鼻の位置の違いからビデオの経過で平均上昇速度 (U_px) を測定初期および最終のイメージのスナップショット間の時間。これらのピクセル値として物理値に変換: D = sD_pxとU = sU_px。
3. 気泡・微小液滴レイノルズ数を評価 () と抗力係数 (Eqn. 2)。これらの値をプロットし、3 Eqn から理論的な結果と比較します。部屋の温度 (22 ° C) で流体の特性は次のとおりです。
   • グリセリン: ρ_f = 1300 kg m^-3、 μ_f = 3.7 kg m^-1の^-1
   • 空気: ρ_b = 1.19 kg m^-3
   • 大豆油: ρ_b = 920 kg m^-3

図 2: 回路 (a) と (b) 実験施設の写真。