بررسي آزمايشگاهي سقوط گلوله‌هاي كروي درون سيال نيوتني و محاسبه ضريب پسا با استفاده از تصوير برداري

سقوط ذرات جامد درون سيال بعنوان يكي از مسايل پركاربرد در بسياري از صنايع از جمله صنعت آب و فاضلاب، زيست فناوري، مهندسي محيط زيست، مهندسي دريا و... است. در اين پژوهش به مطالعه آزمايشگاهي سقوط گلوله‌هاي فولادي با قطرهاي مختلف (از 8 تا 25 ميلي‌متر) درون يك كانال آب ايستا (با فاصله از ديواره) پرداخته شده است. همچنين بعنوان يك مطالعه موردي اثر ديواره بر حركت و سرعت گلوله با قطر مشخص مورد بررسي قرار گرفته است. بدين منظور از يك دوربين تصوير برداري پرسرعت استفاده و سرعت سقوط گلوله‌ها در حين سقوط تا زمان رسيدن به سرعت حدي بصورت تابعي از زمان توسط پردازش تصوير استخراج شده است. ضريب پسا و ساير پارامترهاي وابسته نيز محاسبه و گزارش شده است. همچنين براي اولين بار نتايج آزمايشگاهي به دست آمده مربوط به سرعت لحظه‌اي و حدي با نتايج آزمايشگاهي ساير پژوهشگران و حل عددي معادلات حاكم مقايسه و صحت سنجي شده است. حداكثر اختلاف گزارش شده بين نتايج بدست آمده آزمايشگاهي و حل عددي براي سرعت لحظه‌اي و حدي به ترتيب 12 و 4.5 درصد مي‌باشد. بر اساس نتايج بدست آمده، نتايج آزمايشگاهي مربوط به ضريب پسا تطابق بسياري با رابطه ضريب پسا پيشنهادي پژوهش‌هاي پيشين دارد. نتايج همچنين نشان داد كه سقوط گلوله در نزديكي ديواره منجر به تغيير مسير گلوله در راستاي افقي مي‌شود اما سرعت سقوط در مقايسه با حالت دور از ديواره تغيير چنداني نداشته است.