電気系専攻の大学院生です。
空気中を非接触で回転する円筒の物体が受ける空気抵抗(粘性抵抗?)の求める式を教えてください。
力学は専門でなく高校物理レベルまでしか知らないのですが、ネットで調べてみたところ、
半径R の球状の物体に対する粘性抵抗の大きさはF = 6πηRv (ストークスの法則)
ηは流体の粘度
粘性抵抗の例:小さな雨滴が受ける抵抗(小さい雨滴は落下速度が小さい)
という説明を見つけました。しかし、例として雨滴が落下することがあげられていますが、円筒の物体がただ回転するという条件にも当てはまるのでしょうか?
もしくは、別の数式で表せるのでしょうか?
専門の方ぜひご教示ください。
No.2ベストアンサー
- 回答日時:
粘性のない理想流体ならば、マグヌス効果と呼ばれていて、ないことはないのですけれども。
。。。。。マグヌス効果
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%9E%E3%82%B0% …
しかし、粘性のない理想流体ですから、使えないでしょう。
(循環Γに、粘性という概念が紛れ込んでいるのは、確かなのですが)
NS方程式は、非線形性が非常に強くて、ごくごく簡単な流れ以外に解析的な解は求められないんですよ。この程度の簡単に思えるケースでも、コンピュータを使って数値的に解く以外に方法がないのが実状です。
あれこれと手がかりがないまま悩むよりも、通っている大学で流体力学を専門に研究している先生を訪ねて、アドバイスを受けた方がいいと思いますよ。誰かが、数値的に解いた計算結果や実験結果をもとに経験式を作っている場合もありますから。経験式や実験式がなくても、グラフくらいはあるでしょうから。
No.1
- 回答日時:
こんばんはです。
☆☆☆☆☆☆
~~~~~~
半径R の球状の物体に対する粘性抵抗の大きさはF = 6πηRv (ストークスの法則)
ηは流体の粘度
粘性抵抗の例:小さな雨滴が受ける抵抗(小さい雨滴は落下速度が小さい)
という説明を見つけました。しかし、例として雨滴が落下することがあげられていますが、円筒の物体がただ回転するという条件にも当てはまるのでしょうか?
~~~~~~
ストークスの法則を使えるのは、雨粒のような球体の場合です。
しかも、その球体が回転しない場合で、落下速度が小さい(レイノルズ数Re<1の)ケースのみです。
Reが1を越える場合、ストークスの法則(ストークス近似)は成り立たず、オーゼン近似などを使う必要があります。
~~~~~
空気中を非接触で回転する円筒の物体が受ける空気抵抗(粘性抵抗?)の求める式を教えてください。
~~~~~
「回転する円筒状の物体が○○」が具体的にどのような運動をするのか、それが分からないことには、なんとも答えようがありません。
回転しながら一定速度Uで移動するのか、ただ回転をするだけなのか、それが分からないことにはなんとも……
なのですが、一般的に、粘性流体の基礎方程式であるナビエ・ストークス方程式(NS方程式)は複雑で、厳密解は限られた流れしか求められません。
なので、お望みの公式は、ないと思います。
ナビエ・ストークス方程式
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%8A%E3%83%93% …
とはいえ、
質問者は、工学系の大学院生とのことですから、
同じ大学の機械系には、流体力学を専門に研究している先生がいらっしゃるはずです。
指導教官を通じて、流体力学を専門に研究している先生から直接お話を聞ける機会をつくってもらったらいかかでしょうか。
そうしたら、論文や参考書などを紹介していただけると思います。
ご回答ありがとうございます。
半径r, 軸帳lの物体が一定速度Vで回転していると仮定しています。
まずは、教えていただいたURLを参考にしてみたいと思います。
お探しのQ&Aが見つからない時は、教えて!gooで質問しましょう!
似たような質問が見つかりました
- 物理学 図のように、内半径aの中空の円筒が、その中心軸が水平になるように固定されており、その中で、 質量 M 7 2023/02/15 09:23
- 物理学 導体間の抵抗 5 2023/01/31 21:47
- 物理学 鉛直下向きにx軸をとる。真上に投げた物体の運動方程式をかけ。ただし物体には抵抗係数αの空気抵抗が働く 5 2023/06/20 02:04
- 物理学 雨滴の落下問題 6 2023/07/16 09:39
- 物理学 質量Mの気球が、密度ρの空気中にある 気球が一定の速さv0で下降していて、気球には抵抗係数γの空気抵 4 2023/07/04 04:08
- 物理学 物理の問題 3 2022/12/21 22:56
- 数学 収束するか、発散するか。 4 2023/06/11 00:14
- 物理学 物理学の質問です。 飛行機から10ポンドのジャガイモの袋が落下しています。落下する袋の速度が増すと、 5 2022/09/19 13:21
- 物理学 物理力学の問題を教えてください 2 2022/07/21 15:18
- 化学 化学 物質の抵抗値Rには長さLに比例し、断面積Sに反比例する。一般にその関係はR=ρL/Sで表され、 4 2023/06/25 19:47
このQ&Aを見た人はこんなQ&Aも見ています
おすすめ情報
このQ&Aを見た人がよく見るQ&A
デイリーランキングこのカテゴリの人気デイリーQ&Aランキング
-
人体が水面に落下する場合、生...
-
80kgの人が高さ20mから...
-
どのストレージが一番高い所か...
-
5Kgのものを20mから落とすと
-
自然落下と自由落下は違いを教...
-
風圧の求め方
-
加速している電車の中でボール...
-
走行中のトラックからボールを...
-
物理のジャンプ力の計算につい...
-
減速している電車の中でボール...
-
大きさの違いによる球の転がる...
-
槍投げの世界記録保持者が野球...
-
上空それぞれ10m、100m、1km、1...
-
エレベーターの落下時の人間
-
空気抵抗のある水平投射
-
気象物理学?
-
10mから無事に着地する方法
-
相対速度 走っているトラック...
-
大小のスーパーボールを重ねて...
-
高所からの落下で無傷でいられ...
マンスリーランキングこのカテゴリの人気マンスリーQ&Aランキング
-
人体が水面に落下する場合、生...
-
80kgの人が高さ20mから...
-
ジェットコースターとバンジー...
-
空気抵抗の求めるにはF=kv^2を...
-
衝撃重量
-
ピッチャーのボールの速度と打...
-
5Kgのものを20mから落とすと
-
空から落ちている人を助ける方...
-
自然落下と自由落下は違いを教...
-
高さ10mから飛び降りた時
-
エレベーターの落下時の人間
-
水中での自由落下
-
高度3000メートルから人間が落...
-
気象物理学?
-
地獄の深さについて
-
質量の違いによる落下速度の違...
-
引っ張り荷重の計算を教えてく...
-
走行中のトラックからボールを...
-
最高速度がマッハ10のミサイ...
-
物理のジャンプ力の計算につい...
おすすめ情報