침지된 물체의 부력과 항력

1. 가스 분사 시험 섹션의 제조 (회로도 및 사진 참조, 도 2)

1. 키가 크고 평평한 벽으로 둘러싸인 플라스틱 용기의 바닥에 구멍을 뚫습니다. 이 구멍을 통해 피팅 을 통해 벽 격벽 벌크 헤드를 설치합니다. 격벽 피팅 콘센트에 ~ 3.2mm 튜브 압축 연결에 베킹 피팅을 설치합니다. 이것은 거품 / 물방울 주입 포트가 될 것입니다.
2. 압축 연결에 직경 3.2mm의 짧은 길이(~1cm)를 삽입하고 피팅 너트를 조입니다. 바느질 핀을 사용하여 고무 코드를 통해 얇은 구멍을 뚫습니다. 이것은 유체 용기에 거품 / 물방울을 주입하기위한 밸브가 될 것입니다.
3. 글리세린으로 용기를 25cm 수준으로 채웁니다. 용기 의 거품 연수를 줄이는 데 도움이 용기 측벽 아래로 필름으로 천천히 글리세린을 부어. 용기에서 더 큰 거품이 발생할 수 있도록 ~ 2 시간 기다립니다.
4. 용기에 있는 삼각대에 비디오 카메라를 장착하고 액체의 상부를 볼 수 있습니다. 카메라(백라이트)를 마주보고 있는 용기 의 반대편에 밝은 조명을 장착합니다. 빛과 용기 사이에 디퓨저 시트를 삽입하여 조명도 보장합니다.

2. 실험 수행

1. 카메라를 향한 사출 포트 위의 글리세린 용기에 알려진 크기의 눈금자 또는 평평한 물체를 삽입합니다. 개체의 간략한 비디오를 녹화합니다. 이것은 px의 거품 크기에서 매핑하고 px s -1 ~ m 및 m s^-1의 상승 속도에서 각각 매핑하는 척도를 제공합니다.
2. 얇은 바늘주사기를 사용 하 여(예를 들어,20 게이지). 고무 밸브를 통해 다양한 크기의 가스 버블을 액체에 주입합니다. 카메라를 사용하여 액체를 통해 상승하는 거품의 비디오를 녹화합니다.
3. 기름 기반 식품 착색을 콩 식물성 기름 (또는 기타 저점도 식물성 기름)과 혼합합니다. 주사기를 사용하여 다양한 크기의 유색 오일 방울을 글리세린 용기에 주입하십시오. 상승하는 물방울의 동영상을 녹화합니다.

3. 분석

1. VLC 미디어 플레이어와 같은 소프트웨어를 사용하여 눈금자의 비디오에서 이미지 스냅샷을 내보냅니다(2.1단계). 이미지 편집 소프트웨어에서 장치의 알려진 길이에 걸쳐 픽셀 거리를 측정합니다. 그런 다음 길이 크기 조정 계수는 _Lm이 미터의 오브젝트의 물리적 길이이고 L_px는 이미지의 픽셀단위로 오브젝트 길이인 경우로 결정할 수 있습니다.
2. 각 버블 또는 액수 상승 속도 비디오에 대해 거품/물방울이 카메라 뷰 창을 입력하고 종료할 때이미지 스냅샷을 추출합니다. 이미지 편집소프트웨어(Dpx)에서 거품/물방울(수평) 직경을_{측정합니다.} 버블/방울 코 위치의 차이로 초기 및 최종 이미지 스냅샷 간의 경과 된 비디오 시간으로 나눈 평균 상승속도(U_px)를측정합니다. D = sDpx 및 U = sU_px와 같은 이러한 픽셀 값을 물리적 값으로_{변환합니다.}
3. 버블 및 물방울 레이놀즈 숫자를 평가하고 계수(Eqn. 2)를 드래그합니다. 이러한 값을 플롯하고 Eqn. 3의 이론적 결과와 비교합니다. 실온(22°C)의 유체 특성은 다음과 같습니다.
   • 글리세린: θ_f = 1300 kg m^-3, μ_f = 3.7 kg m^-1 s^-1
   • 공기 : θ_b = 1.19 kg m^-3
   • 대두유: θ_b = 920 kg m^-3

그림 2: (a) 실험 시설의 회로도 및 (b) 사진.