Drag coefficient of a solid sphere under non-isothermal conditions | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mekhanika – Tomsk State University Journal of Mathematics and Mechanics. 2021. № 71. DOI: 10.17223/19988621/71/2

Drag coefficient of a solid sphere under non-isothermal conditions

The results of an experimental study of the gravitational settling of single solid spherical particles under non-isothermal conditions (with the inequality of the temperature of the particle and the carrier medium) in a viscous fluid in the range of Reynolds numbers Re < 1. The influence of the inequality of the temperature of the particle and the carrier medium on the drag coefficient of the hard sphere is analyzed. A comparison is made of experimental data on cooling and heating of a particle at the stationary rate of its deposition. Empirical dependences are obtained for the drag coefficient of a single hard sphere under non-isothermal conditions.

Download file

Counter downloads: 79

Keywords

solid sphere, gravitational settling, cooled particle, heated particle, hydrodynamic drag coefficient, temperature difference, experimental study

Authors

Name	Organization	E-mail
Arkhipov Vladimir A.	Tomsk State University	leva@niipmm.tsu.ru
Basalaev Sergey A.	Tomsk State University	tarm@niipmm.tsu.ru
Perfilieva Kseniya G.	Tomsk State University	k.g.perfiljeva@yandex.ru
Usanina Anna S.	Tomsk State University	usaninaanna@mail.ru

Всего: 4

References

Нигматулин Р.И. Динамика многофазных сред. Ч. 1. М.: Наука, 1987.

Асовский В.П. Особенности тушения лесных пожаров вертолетами с использованием подвесных водосливных устройств // Научный вестник МГТУ ГА: Аэромеханика и прочность. 2009. № 138. С. 142-149.

Пискунов М.В., Стрижак П.А. Рост площади поверхности отделившихся фрагментов жидкости при высокотемпературном дроблении неоднородной капли воды // Письма в ЖТФ. 2017. Т. 43. № 12. С. 34-41. DOI: 10.21883/PJTF.2017.12.44706.16709.

Pfender Е., Lee Y.C. Particle dynamics and particle heat and mass transfer in thermal plasmas. Part 1. The motion of a single particle without thermal effects // Plasma Chemistry and Plasma Processing. 1985. V. 5. No. 3. P. 211-237.

Eisenklam P., Arunachalam S.A. The drag resistance of burning drops // Combustion and Flame. 1966. V. 10. No. 2. P. 171-181. DOI: 10.1016/0010-2180(66)90065-4.

Бороненко М.П., Гуляев И.П., Серегин А.Е. Модель движения и нагрева частиц в плазменной струе // Вестник Югорского государственного университета. 2012. № 2 (25). С. 7-15.

Гуляев И.П., Солоненко О.П. Моделирование поведения полых частиц ZrO2 в плазменной струе с учетом их термического расширения // Теплофизика и аэромеханика. 2013. Т. 20. № 6. С. 789-802.

Трапезников С.Ю., Лушкин К.А. Исследование коэффициента гидравлического сопротивления при неизотермическом движении высоковязкой нефти по трубопроводу // Сетевое издание «Нефтегазовое дело». 2011. № 2. С. 304-312.

Bar-Ziv E., Zhao B., Mograbi E., Katoshevski D., Ziskind G. Experimental validation of the Stokes law at nonisothermal conditions // Physics of Fluids. 2002. V. 14. No. 6. P. 20152018. DOI: 10.1063/1.1476305

Малай Н.В., Глушак А.В., Лиманская А.В. Решение краевой задачи медленного обтекания сферы вязким неизотермическим газом // Изв. вузов. Математика. 2016. № 12. С. 54-65.

Александров В.Ю., Фридлендер О.Г. Медленные течения газа и эффект отрицательного сопротивления сильно нагретой сферической частицы // Известия Российской академии наук. Механика жидкости и газа. 2008. № 3. С. 168-177.

Завершинский И.П., Коган Е.Я. Влияние гетерогенных процессов на поверхности, обтекаемой потоками неравновесных газов на гидродинамическое сопротивление // Письма в ЖТФ. 2000. Т. 25. Вып. 5. С. 76-79.

Kassoy D.R., Adamson T.C., Messiter A.F. Compressible low Reynolds number flow around a sphere // The Physics of Fluids. 1966. V. 9. No. 4. P. 671-681. DOI: 10.1063/1.1761732.

Галкин В.С., Коган М.Н., Фридлендер О.Г. Обтекание сильно нагретой сферы потоком газа при малых числах Рейнольдса // Прикладная математика и механика. 1972. Т. 36. № 5. С. 880-885.

Фридлендер О.Г. Течение газа около неравномерно нагретой сферы // Ученые записки ЦАГИ. 1975. Т. 6. № 5. С. 55-57.

Борис А.Ю. Движение остывающей или нагревающейся в газе сферической частицы // Ученые записки ЦАГИ. 1984. Т. 15. № 6. С. 43-50.

Dong-Yan X., Xin-Can W., Xi C. Motion and heating of non-spherical particles in a plasma jet // Surface and Coatings Technology. 2003. V. 171. P. 149-156. DOI: 10.1016/S0257-8972(03)00259-7

Malai N.V., Limanskaya A.V., Shchukin E.R. Solution of a boundary value problem for the Navier-Stokes equations linearized with respect to velocity: non isothermal flow of a gaseous medium past a uniformly heated sphere // Differential Equations. 2015. V. 51. No. 10. P. 1319-1329. DOI: 10.1134/S0012266115100079

Малай Н.В., Щукин Е.Р., Стукалов А.А., Рязанов К.С. Гравитационное движение равномерно нагретой твердой частицы в газовой среде // Прикладная механика и техническая физика. 2008. Т. 49. № 1. С. 74-80.

Малай Н.В., Щукин Е.Р., Стукалов А.А., Рязанов К.С. К вопросу о гравитационном движении неравномерно нагретой твердой частицы в газообразной среде // Журнал технической физики. 2010. Т. 80. № 3.С. 49-54.

Ziskind G., Zhao B., Katoshevski D., Bar-Ziv E. Experimental study of the forces associated with mixed convection from a heated sphere at small Reynolds and Grashof numbers. Part I: Cross-flow // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2001. V. 44. No. 23. P. 43814389. DOI: 10.1016/S0017-9310(01)00095-3

Mograbi E., Ziskind G., Katoshevski D., Bar-Ziv E. Experimental study of the forces associated with mixed convection from a heated sphere at small Reynolds and Grashof numbers. Part II: Assisting and opposing flows // International journal of heat and mass transfer. 2002. V. 45. No. 12. P. 2423-2430. DOI: 10.1016/S0017-9310(01)00350-7

Матвиенко О.В., Андропова А.О. Исследование движения частицы в потоке жидкости вблизи подвижной стенки // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2015. № 36. С. 85-92. DOI 10.17223/19988621/36/10

Васенин И.М., Архипов В.А., Бутов В.Г., Глазунов А.А., Трофимов В. Ф. Газовая динамика двухфазных течений в соплах. Томск: Изд-во Томского ун-та, 1986.