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Drag and oscillatory motion of freely falling cylindrical particles

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Abstract

The behavior of circular cylinders moving singly through water under the influence of gravity was studied with a motion picture camera over a range of particle. Reynolds number extending from 70 to 2400. The terminal velocity was determined for each particle and its drag coefficient was evaluated.

At Re-greater than 300, and in some cases as low as 80, the particle acquired a secondary motion, consisting of an angular oscillation about its mean orientation and a periodic lateral deviation from its mean path of fall. A resultant dependence of the drag coefficient on particle density was found to occur. A theoretical method of predicting the period of particle oscillation was developed from consideration of variations in the location of the front-surface centre of pressure.

Abstract

On a étudié à L'aide d'un ciné le comportement de corps cylindriques individuels en chute libre dans L'eau. Le nombre de Reynolds a varié de 70 à 2400 et on a déterminé pour chaque particule la vitesse terminale et évalué le coefficient de trainée.

Pour des Re aussi faibles que 80, mais généralement supérieurs à 300, un mouvement secondaire s'ajoute au mouvement général de la particule consistant d'une oscillation angulaire autour de L'orientation générate et d'une déviation latérale périodique de la direction générale de chute. Il en résulte alors un effet sur le coefficient de trainée de la particule. On développe une méthode théorique pour prédire la période de L'oscillation de la particule en considérant les variations de position du centre de pression sur la surface d'attaque.

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