Experimental study of the bouncing trajectory of a particle along a rotating wall - Université Clermont Auvergne Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue Physics of Fluids Année : 2009

Experimental study of the bouncing trajectory of a particle along a rotating wall

Résumé

Nous présentons un dispositif epérimental qui permet l'étude de la trajectoire d'une particule sphérique solide qui rebondit à haute vitesse le long d'une paroi en rotation. En utilisant différents traitements de surface pour le revêtement de la paroi, nous pouvons explorer l'espace des phases pour les paramètres mécaniques du problème (coefficient de restitution normale et coefficient de frottement dynamique). Un analyse statistique précise de la trajectoire (vitesses angulaires et radiales) a été conduite basée sur une procédure d'analyse d'image. Les pexpériences mettent en évidence un régime de saut répété suivi d'un régime de contact permanent de la particule le long de la paroi et une transition d'un régime de roulement et glissement vers un régime de roulement sans glissement, controlé par la friction particule/paroi. Un modèle simple utilisant seulement deux paramètres mécaniques comme cela a été proposé récemment [A.Le Quiniou et F.Rioual, Europhys.lett.,82, 34001 (2008)] est suffisant pour reproduire quantitativement toutes les caractéristiques de la trajectoire. Le coefficient de frottement doit ètre déterminé indépendamment en utilisant un protocole mécanique d'impact d'une particule unique sur une paroi fixe selon Foester et al ["Measurements of the collision properties of small spheres", Phys. Fluids 6, 1108 (1994)]- En particulier, une conséquence de cette étude est que le spin initial de la particule apparait ne pas avoir d'effet sur les caractéristiques de l'impact tant que les vitesses relatives au contact sont prises en compte. / We intend to present a new experimental setup that allows the study of the trajectory of a solid spherical particle bouncing at a high velocity along a rotating plate. Using different surface treatments for the plate, we can explore the phase space for the mechanical parameters of the problem (normal restitution coefficient en and dynamic friction coefficient µ). An accurate statistical analysis of the trajectory (radial and angular velocities) has been conducted based on an image analysis procedure. Experiments show a regime of successive bounces, followed by a regime of permanent contact of the particle along the vane and a transition from a rolling with a sliding regime to a rolling without sliding regime triggered by the friction particle/wall. A simple model using two mechanical parameters (normal coefficient of restitution en and friction coefficient µ), as proposed recently [A. Le Quiniou and F. Rioual, Flow of a particle along a rotating wall, Europhys. Lett. 82, 34001 (2008)], is sufficient to reproduce quantitatively all the features of the trajectory. The friction coefficient has to be determined independently using a mechanical protocol of impact of a single particle on a fixed wallfollowing Foerster et al. [Measurements of the collision properties of small spheres, Phys. Fluids 6, 1108 (1994)]in particular, an outcome of this study is that the initial spin of the particle appears to have no effect on the features of the impact as long as the relative velocities at the contact are considered.
Fichier principal
Vignette du fichier
CM2009-PUB00027674.pdf (592.99 Ko) Télécharger le fichier
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
Loading...

Dates et versions

hal-00602890 , version 1 (23-06-2011)

Identifiants

Citer

A. Le Quiniou, F. Rioual, P. Héritier, Y. Lapusta. Experimental study of the bouncing trajectory of a particle along a rotating wall. Physics of Fluids, 2009, 21 (12), 10 p. ⟨10.1063/1.3273364⟩. ⟨hal-00602890⟩
170 Consultations
488 Téléchargements

Altmetric

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More