すみませんが,流体力学の授業で下記の質問に聞かれましたが,私は留学生ですが,日本語で説明せよというレポートです。是非,アドバイスをしてもらいませんか。
1.なぜ,抗力係数(Cd)を求めるのに飛行機より車の方が求めるのが難しい理由?

2.レイノルズ応力を決定することがなぜ重要か

また、流れ形態について,参考できるURLを教えていただきたいですが、
どうぞ、よろしくお願いします。

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A 回答 (2件)

> 1.なぜ,抗力係数(Cd)を求めるのに飛行機より車の方が求めるのが難しい理由?



実験的にCdを求めるばあい、車は空気だけでなく道路から受ける抵抗もあるからでしょう。タイヤが変形しながら回転しているために抵抗が生じます。この抵抗の影響をとりのぞかないと、Cdが求められません。
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レポート提出を求められた先生の意図はわかりかねますが、ご参考までに。



1.抗力係数を精度良く求めるには、航空機や車の周囲における空気の流れをできるだけ詳細に考えることが大切です。この立場で考えると、たとえば自動車ではエンジン冷却水の冷却空気として車の正面から空気を取り込んで排出していますね。こうしたことが車のCd値を求めるのが難しい一つの理由になるでしょう。

2.層流では粘性応力のみを考慮すれば良かったのですが、乱流では流れの変動成分に起因するレイノルズ応力が支配的になります。
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Qレイノルズ数

誰かレイノルズ数に詳しい方教えてください。

公式から判断すると、レイノルズ数は速度と管の長さに比例し動粘度に反比例すると考えていいのでしょうか?他になにか影響するものはないでしょうか?ご教授願います。
(単純に速度や長さが2倍になればレイノルズ数も2倍)

Aベストアンサー

いろいろな表示の仕方があるが、円管内流体のレイノルズ数は、

Re:レイノルズ数
D:管径[m]
u:流速[m/s] (平均流速:管内半径方向の位置で流速は違うから)
ρ:密度[kg/m^3]
μ:粘度[Pa・s]
ν:動粘度[m^2/s] (1[St]=0.0001[m^2/s])
とすれば、

Re=Duρ/μ=Du/ν

だから、
管内径Dと流速uと密度ρに比例し、粘度μに反比例する。
管内径Dと流速uに比例し、動粘度νに反比例する。
です。

Q0.2%耐力とは?(弾性係数,応力,歪)

材料物性の引張や圧縮強さで出てくる0.2%耐力というのがあります。
調べてみると、「歪み軸上の0.2%の点から弾性係数に平行に線を引いて応力―歪み曲線との交点として求める」とあるます。
この0.2%耐力というのは、材料のどういったどういった指標になるのでしょうか?ちなみに2種類のプラスチックの圧縮強さを測定して、この値を出してみたのですが、今一どういった解釈をすれば良いか分かりません。
ご教示頂ければ幸いです。

以上、宜しくお願い致します。

Aベストアンサー

一般的な軟鋼(SS400とか)には降伏点というものがあり
引っ張り試験をすると
比例(一様な伸び)→降伏→急激な伸び→破断
となります
比例のときが弾性変化
急激な伸びが塑性変化です

で質問の0.2%耐力は、上記の降伏点に相当するもので
弾性変化域から徐々に伸びていくような材料のとき
どこで降伏したか分からないので
決め事として0.2%のときを降伏点と同じとして扱います

Qレイノルズ数の影響

血管内(血液中)のせん断応力を回転二重円筒の内円筒を回転させることにより、模擬しているのですが、装置のレイノルズ数が約3000、実際の毛細血管のレイノルズ数が約0.01と大きく異なります。この際の乱流の影響は考えるべきでしょうか。確かに低臨界レイノルズ数を考えれば約2300なので考慮しなければならないと思うのですが、高臨界レイノルズ数を考えるのであれば約50000なので、考慮しなくてもいいのかなとも思っております。
よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

大昔に、流体力学を勉強したことがあるので、懐かしいと思い発言します。
円管のMoody線図(円管のでいいのかどうか)を参照しましたが、微妙なところですね。模型の装置は変えられないでしょうが、実験の条件は変化させることはできないのでしょうか。たとえば、回転数を変化させてみるとか、温度を変えてみるとか。などで、レイノルズ数を下げたデータがとれれば、そのグラフから、見当がつくかも知れませんね。

Q応力、切り欠き係数について質問です

段付きの丸棒の切り欠き部にRがついているとしてそのRが0.5から1になったらどのくらい切り欠き係数は違いますか?
また、許容応力にどのくらい違いがでますでしょうか?

簡単でよろしいですので回答おまちしております。

Aベストアンサー

 段付き丸棒の応力集中係数は、直径の寸法に影響されますので、単純ではありません。図書館などで機械工学便覧や応力集中係数ハンドブックなどで調べた方がよろしいかと思います。

Qレイノルズ数について質問です。

レイノルズ数について質問です。

例えば、AとBの溶液をY字型の管に流して2層状態にした時、
2層状態のレイノルズ数はどのようにして求めることができるのでしょうか?
レイノルズ数を求めるためのパラメータとして、
流体の速度と特性長さは任意で決まりますが、
動粘性係数はAの溶液とBの溶液でそれぞれ異なるため、
2層状態になった時の求め方がわかりません。

よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

2層状態にあるということはいわば2つの層流があるということで、各々についてレイノルズ数を考えてみる方が自然です。2液がまじりあっている時は一つの液体とみて一つのレイノルズ数を考えることがあります。その場合、密度も変わるので取り扱いは目的によって変わってきます。一つは水中に油滴が分散しているような場合、分散媒である水のレイノルズ数を代表して用いることがあります。これは管との抵抗を考える場合、管に接しているのが水だからです。

Q粘性流体が及ぼす摩擦応力の向き

粘性流体が及ぼす摩擦応力の向き


ーーーーーーーーーー

H     →            y
↓                 ↑
ーーーーーーーーーー        →x


上図のような高さHで平行な2つの壁に挟まれた領域に流体が右に向かって流れている場合を考えます。座標軸は図のように下の壁にそって原点を置きました。
このとき流体が隔壁に及ぼすせん断応力を考えるのですが、

τ=μ(du/dy)       (u:x方向の流速、τ:せん断応力)

よりτ=[α(2y-H)]/2     (α<0:圧力勾配)
と導きました。
ここで、y=Hを代入するとτ=αH/2となり、なぜか上側の壁面では流れと逆の方向にせん断応力が働いてしまいます。ちなみにy=0を代入するとτ=-αH/2となり流れの向きと同じ方向に働きました。図を見る限り、上側も下側もX軸正の方向にせん断応力が働きそうなのに、上側の壁では負の向きになるのはどうしてなのでしょうか?式でそうなるのは分かるんですが、どうしてもイメージできません。
先生に聞くと「計算で出てくるのは板の上側だから」と言われましたが、なんだかよく分かりませんでした。

粘性流体が及ぼす摩擦応力の向き


ーーーーーーーーーー

H     →            y
↓                 ↑
ーーーーーーーーーー        →x


上図のような高さHで平行な2つの壁に挟まれた領域に流体が右に向かって流れている場合を考えます。座標軸は図のように下の壁にそって原点を置きました。
このとき流体が隔壁に及ぼすせん断応力を考えるのですが、

τ=μ(du/dy)       (u:x方向の流速、τ:せん断応力)

よりτ=[α(2y-H)]/2     (α<0:圧力勾配)
と導きまし...続きを読む

Aベストアンサー

u:x方向の流速
u(y)= α(y^2-Hy)/2μ    α = dp/dx
ですから、これをτ=μ(du/dy)に代入して計算すると
τ=[α(2y-H)]/2 

y=H の時 τ= αH/2
y=0 の時 τ=-αH/2

u(y)はy = H/2 で最大速度を持つ上下に対称な2次曲線ですから、
上側も下側もX軸正の方向にせん断応力が働きそうなのに,
あれあれですね。

今流れ y = H/2 の中に平行して走る2枚の流れの層L1(下),L2(上)
を考えてみます。

L1とL2が流れの中心線の下側に有る時は、
L2はL1より早く流れています。
つまり、L2はL1を引きずっています。

L1とL2が流れの中心線の上側に有る時は、
L2はL1より遅く流れています。
つまり、L2はL1に引きずられています。


L2~L1 = Δy = dy ですから、
「引きずっている」と「引きずられている」の違いが符号の
反転で表されていると見ることができます
(y = 0 からスタートした時の)。
u(y) がy = H/2 を境に増加から減少に転じている為と
見ることもできます。

u:x方向の流速
u(y)= α(y^2-Hy)/2μ    α = dp/dx
ですから、これをτ=μ(du/dy)に代入して計算すると
τ=[α(2y-H)]/2 

y=H の時 τ= αH/2
y=0 の時 τ=-αH/2

u(y)はy = H/2 で最大速度を持つ上下に対称な2次曲線ですから、
上側も下側もX軸正の方向にせん断応力が働きそうなのに,
あれあれですね。

今流れ y = H/2 の中に平行して走る2枚の流れの層L1(下),L2(上)
を考えてみます。

L1とL2が流れの中心線の下側に有る時は、
L2はL1より早く流れています。
つまり、L2はL1を引きずっています。

L1とL2が...続きを読む

Q乱流、層流の境のレイノルズ数について

乱流、層流の境目としてレイノルズ数2000という値が教科書に記載されておりますが、この値はどのように決定しているのでしょうか?
また、流路によって乱流、層流の境目の基準となるレイノルズ数は変化するのでしょうか?

Aベストアンサー

経験則です。
経路によるか、については、たとえば噴出しならレイノルズ数うんぬんではなく乱流になったりします。

Q振動・波動、応力、流体力学の参考書

テストまで三週間。
範囲は振動・波動、応力、流体力学。
練習問題をすればできるテストだと言われたのですが、教科書の答えは略解しか載っておらず、困っています。
参考書・問題集を探そうと思うのですが、これらをひとくくりにまとめる分野が何なのか、そもそも一つにまとめられるのかわかりません。
良い参考書・問題集がありましたら教えて下さい。

Aベストアンサー

共立出版の『詳解物理学演習上』には、
1章 力学
2章 弾性体・流体
3章 振動・波動・音
4章 光
という具合に問題が載っています。
テスト範囲は2章と3章でしょうか。
基本的な問題ばかりを扱っているので「練習問題をすればできるテスト」ということにも当てはまると思います。
全部で432ページあり、問題数は豊富です。
また、全問題に解説つきなので教科書の問題のように困ることはないと思います。

Qレイノルズ531のTREVISO

数年前にヤフオクで、シートチューブとフォークにレイノルズ531のデカールが貼ってあるピナレロのクロモリフレーム(TREVISO)を購入しました。

その時は何も思わなかったのですが、近い年代と思われる他のTREVISOの画像を見ると全てコロンバスのデカールが貼ってあります。レイノルズは見たことがありません。

周りにそういうことに詳しい自転車屋も無いですし、色々調べたのですが出てきませんでした…。
BB裏やフォークの肩にピナレロの刻印もあるし、偽物ということは考えにくいです。

年代によってレイノルズのパイプを使用していたのでしょうか?
どなたか解る方いましたら教えてください。

宜しくお願い致します。

Aベストアンサー

これまで数多くのビンテージ系クロモリフレーム見てきましたが、私の知る限りにおいてはトレビソでレイノルズというのは見た事がありません。ご指摘のようにほぼ全てがコロンバスです。
デカールだけ張替えたという可能性もあるのではないでしょうか?
エンド部やラグの形状、チューブの太さなど細かい所がわかればコロンバスかレイノルズかの判断は出来ると思います。
レイノルズも大変実績のあるチューブですが、採用されているのはイギリス車やフランス車が多いと思います。イタリア車でレイノルズというのはあまり聞きません。

ご参考になりましたら幸いです。

Q物質と流体の間の摩擦応力について

質問です。

物体の表面と流体の間に発生する摩擦応力を算出しようと思っているのですが、断面積A(m2)に発生する摩擦応力(N/m2)はどのように求めればいいのでしょうか。なお、流体の粘度(Pa・s)や速度(m/s)は既知となっています。

幼稚な質問かも知れませんがどうかよろしくお願いします。

Aベストアンサー

シアストレス(Pa=N/m2) = 粘度 x シアレート = 粘度 x (流速 / 剪断高さ)
となります。リンク先の説明が参考になるのではないかと思います。

参考URL:http://www.eko.co.jp/eko/c/c01/c01_t-viscometer/index.html


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