An experimental study of motion of cylinders in newtonian fluids: Wall effects and drag coefficient

Authors

  • A. Unnikrishnan,

    1. Department of Chemical Engineering, Indian Institute of Technology, Kanpur, India 208016
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  • R. P. Chhabra

    Corresponding author
    1. Department of Chemical Engineering, Indian Institute of Technology, Kanpur, India 208016
    • Department of Chemical Engineering, Indian Institute of Technology, Kanpur, India 208016
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Abstract

The terminal velocity of several cylinders (of glass, perspex and stainless steel) falling with their axis parallel to the direction of motion has been measured in a series of Newtonian fluids embracing a 40-fold variation in liquid viscosity. The measurements have been carried out in fall tubes of four different diameters to elucidate the importance of wall effects. The experimental results encompass the following ranges of conditions: cylinder to fall tube diameter ratio: 0.08 to 0.4; length to diameter ratio: 0.05 to 2 and Reynolds number varied from 0.2 to 180.

The wall effects are discussed in a manner analogous to those for spherical particles. Terminal velocity data are analysed using two approaches, namely, drag coefficient-Reynolds number relationship and a dimensionless velocity ratio denoting the departure from the behaviour of an equivalent sphere. Predictive equations have been developed using both schemes.

Abstract

La vitesse terminale de plusieurs cylindres (de verre, de plexiglas et d'acier inoxydable) tombant de telles sorte que leur axe principal est confondu avec la direction de chute, a été mesuré dans une série de fluides newtoniens dont la gamme de viscosité varie d'un facteur 40. Des mesures ont été effectuées dans des tubes de quatre diamètres différents pour comprendre l'importance des effets de parois. Les résultats expérimentaux englobent les conditions suivantes: rapport cylindre-diamètre du tube entre 0.08 et 0.4; rapport longueur-diamètre entre 0.05 et 2; et nombre de Reynolds compris entre 0, 2 et 180.

Les effets de parois sont examinés comme dans le cas des particules sphériques. On a analysé les données de vitesse terminale par deux approches, á savoir, la relation entre le coefficient de trainée et le nombre de Reynolds et un rapport de vitesse sans dimension représentant l'écart par rapport au comportement d'une sphère équivalents. On a mis au point des modèles prédictifs en utilisant ces deux approches.

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