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Experiments in Fluids

Erschienen in:

01.04.2020 | Research Article

Experimental test of unsteady Stokes’ drag force on a sphere

verfasst von: G. Dolfo, J. Vigué, D. Lhuillier

Erschienen in: Experiments in Fluids | Ausgabe 4/2020

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Abstract

Stokes calculated the force exerted by the surrounding fluid on a sphere and on a cylinder in oscillating motion. Although these results are valid only if the Reynolds number Re is very small, \({\text {Re}}\ll 1\), all the tests on macroscopic spheres have been made with Re larger than 20. Here, we describe an experiment which measures the drag force on an oscillating sphere with small values of the Reynolds number, down to \({\text {Re}}\approx 0.03\) for the smallest sphere studied here while the Stokes number St is large, between 150 and 1500. Our measurements are in very good agreement with Stokes’ result, and in particular, they exhibit the quadratic dependence of the force with the sphere radius when this radius is larger than the viscous penetration depth \(\delta\).

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All the dimensionless quantities can be expressed as a function of Re and St. The ratio \(x_0/a\) is equal to \({\text {KC}}/\pi\), where KC is the Keulegan–Carpenter number (Keulegan and Carpenter 1958).

These spheres were ordered from http://www.ballkit.fr.

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Titel: Experimental test of unsteady Stokes’ drag force on a sphere
verfasst von: G. Dolfo
J. Vigué
D. Lhuillier
Publikationsdatum: 01.04.2020
Verlag: Springer Berlin Heidelberg
Erschienen in: Experiments in Fluids / Ausgabe 4/2020
Print ISSN: 0723-4864
Elektronische ISSN: 1432-1114
DOI: https://doi.org/10.1007/s00348-020-2936-6

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