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Keywords:

  • cones;
  • drag;
  • settling velocity;
  • power law;
  • sphericity

Abstract

New extensive data on the terminal falling velocities of conical shaped bodies in scores of Newtonian and power law fluids are reported. Altogether, 11 Newtonian and 11 non-Newtonian test liquids together with 33 cones made from four different materials and 14 spheres of three different materials have been used to gather 486 individual data points covering wide ranges of conditions as follows: Reynolds number 0.0019 to 507; power law flow behaviour index 0.4 to 1, the value of sphericity 0.59 to 0.79; and the cone-to-fall tube diameter ratios up to 0.264 to assess the extent of wall effects. A simple expression is developed to estimate the terminal falling velocity of a cone from a knowledge of its dimensions, and the terminal velocity of an equivalent sphere. A generalized drag equation applicable to both Newtonian and power law liquids is also presented.

On présente de nouvelles données complètes sur les vitesses de chute terminales de corps de forme conique possédant des rayures pour des fluides newtoniens et de loi de puissance. On a utilisé un ensemble de onze liquides newtoniens et onze liquides non newtoniens avec 33 cônes de quatre matériaux différents et 14 sphères de trois matériaux différents pour obtenir un jeu de 486 mesures couvrant une large gamme de conditions, à savoir: nombre de Reynolds : de 0,0019 à 507; indice de comportement d'écoulement de loi de puissance : de 0,4 à 1; valeur de sphéricité : de 0,59 à 0,79; et rapports entre le diamètre du cône et le diamètre du tube de chute jusqu'à 0,264, afin d'évaluer la portée des effets de paroi. On a mis au point une expression simple pour estimer la vitesse terminale de chute d'un cône une fois connues ses dimensions et la vitesse terminale d'une sphère équivalente. Une équation de traînée généralisée applicable à la fois aux liquides newtoniens et de loi de puissance est également présentée.