A Study of Drag Force on Single Cylindrical Bodies in Open Channel Flow
Keywords:
drag force, drag coefficient, dynamic force, hydrodynamics force, flowing forceAbstract
This study aimed to examine the characteristics of drag force by the flowing of water in an open channel through single cylindrical bodies with vertical alignment. The study was carried out by the simulation of flow conditions through single cylindrical bodies which were made by thin plate plastic with a smooth surface for 4 different cross-sections. The actual drag forces were determined by the experiment based on the equilibrium concept of moment by drag force on the submerged body and the resisting moment to the rotation of the body which caused the vertical alignment. The uniform drag force distribution over the submerged body was assumed in this study. The obtained actual drag forces from the experiment were compared with the theoretically calculated drag forces to obtain the drag coefficients. From the study in the range of 60,000 ≤ Re ≤ 210,000, it was found that the drag force was proportional to the Reynolds number of the flowing through the submerged body. The obtained drag coefficients were similar to each other which is slightly decreased. The obtained drag coefficients were 1.977, 1.747, 1.552 and 1.209 for the cylindrical bodies with rectangular, trapezoidal, equilateral triangle and circular section, respectively. Development of empirical formula for stress of drag force on submerged body was also performed which can be used to determine drag force on cylindrical body in the same conditions of this study.
References
U.S. Department of Transportation Federal Highway Administration. Hydrodynamic forces on inundated bridge decks. Publication No. FHWA-HRT-09-028. 1st ed. McLean; 2009.
Fox RW, McDonald AT. Introduction to fluid mechanics. 5th ed. New York: John Wiley and Sons; 1999.
Daugherty RL, Franzini JB.Fluid mechanics with engineering applications. 7thed. Singapore: McGraw-Hill International Book Company; 1984.
Streeter VL, Wylie EB. Fluid mechanics. 1st ed. Toronto: McGraw-Hill International Book Company; 1981.
Bouak F, Lemnay J. Passive control of the aerodynamic forces acting on circular cylinder. Fluid Sci. 1998; 16: 112-21.
Tsutsui T, Igarashi T. Drag reduction of a circular cylinder in an air-stream. J Wind Eng Ind Aerod. 2002; 90(4-5): 527-41.
Chairul I, Lutfi M, Basuki W, et al. Mathematical modeling of drag coefficient reduction in circular cylinder using two passive controls at Re = 1000. Journal of Mathematical and Computation Application. 2018; 23(2):1-8.
Chairul I, Basuki W, Tri YY. Reduction of Cd in circular cylinder using two passive controls at Re = 1000 and 5000. J Phys : Conference Series. 2018; 974(1):1-9.
Aiba S, Watanabe H. Flow characteristics of a bluff body cut from a circular cylinders. J Fluid Eng. 1997; 119(2):453-4.
Achenbach E. Influence of surface roughness on the cross-flow around a circular cylinder. J Fluid Mech. 1971; 46(2):321-35.
Nakamura Y, Tomonari Y. The effects of surface roughness on the flow pass circular cylinders at high Reynolds numbers. J Fluid Mech. 1982; 123:363-8.
Bearman PW, Harvey JK. Control of circular cylinder flow by the use of dimples. AIAA Journal. 1993; 31 (10):1753-6.
Kimura T, Tsutahara M. Fluid dynamic effects of grooves on circular cylinder surface. AIAA Journal. 1991; 29(12):2062-8.
Huang S, Clelland D, Day S, et al. drag reduction of deepwater risers by the use of helical groovers. ASME 2007 26th International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering: 2007 June 10–15; San Diego, California, USA . ASME; 2007. 1. P.561-5.
Bo Z, Xikun W, Wie MG, et al. Force and flow characteristics of circular cylinder with uniform surface roughness at subcritical Reynolds numbers. Journal of Applied Ocean Research. 2015; 49: 20-6.
Monalisa M, Kurmar A. Study on drag coefficient for the flow past a cylinder. Int J Civ Eng Res. 2014; 5: 301-6.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
กองบรรณาธิการวารสารวิชาการ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลกรุงเทพ มีความยินดีที่จะรับบทความจากอาจารย์ นักวิจัย นักวิชาการทั้งภายในและภายนอกมหาวิทยาลัย ในสาขาวิชาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ได้แก่ สาขาวิชาวิทยาศาสตร์ วิศวกรรมศาสตร์ และสาขาอื่นๆ ที่เกี่ยวข้อง รวมถึงสาขาต่างๆ ที่มีการบูรณาการข้ามศาสตร์ที่เกี่ยวข้องวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ที่เขียนเป็นภาษาไทยหรือภาษาอังกฤษ ซึ่งผลงานวิชาการที่ส่งมาขอตีพิมพ์ต้องไม่เคยเผยแพร่ในสิ่งพิมพ์อื่นใดมาก่อน และต้องไม่อยู่ในระหว่างการพิจารณาของวารสารอื่น
การละเมิดลิขสิทธิ์ถือเป็นความรับผิดชอบของผู้ส่งบทความโดยตรง บทความที่ได้รับการตีพิมพ์ต้องผ่านการพิจารณากลั่นกรองคุณภาพจากผู้ทรงคุณวุฒิและได้รับความเห็นชอบจากกองบรรณาธิการ
ข้อความที่ปรากฏอยู่ในแต่ละบทความที่ตีพิมพ์ในวารสารวิชาการเล่มนี้ เป็นความคิดเห็นส่วนตัวของผู้เขียนแต่ละท่าน ไม่เกี่ยวข้องกับมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลกรุงเทพแต่อย่างใด ความรับผิดชอบด้านเนื้อหาและการตรวจร่างบทความแต่ละบทความเป็นของผู้เขียนแต่ละท่าน หากมีความผิดพลาดใดๆ ผู้เขียนแต่ละท่านจะต้องรับผิดชอบบทความของตนเองแต่ผู้เดียว
กองบรรณาธิการขอสงวนสิทธิ์มิให้นำเนื้อหา หรือข้อคิดเห็นใดๆ ของบทความในวารสารวิชาการ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลกรุงเทพ ไปเผยแพร่ก่อนได้รับอนุญาตจากกองบรรณาธิการ อย่างเป็นลายลักษณ์อักษร ผลงานที่ได้รับการตีพิมพ์ถือเป็นลิขสิทธิ์ของวารสาร
