揚力発生原理に関する考察
2004年5月17日就寝前にちょっと思いついたのでメモ(ぉ
なにぶんメモなので、乱文になること必至w。
めんどくさいので二次元翼に限定。
一般に、翼型において翼上面の流速は一様流の流速よりも早く、下面の流速はそれよりも遅い事が風洞実験から明らかとなっている。
翼面に沿った流速の速度分布が具体的に分かれば、ベルヌーイの定理を使って圧力が求められ、翼の上面と下面の圧力差を揚力と考える事が出来る。
問題は、『なぜ翼上面の流速は早く、翼下面の流速は遅いのか?』。
いわゆる『「後縁で同時に合流」説』は間違い。
風洞実験において、前縁で分かれた流体は、上面を通った場合の方が下面を通った場合よりも早く流れ去ることが確認されている。
そこで、翼型を多角形で近似してみる事にする。
『微分法』の概念に従って、十角形・百角形・千角形・・・・・と分割数を増やして行き無限大へ飛ばせば、元の翼型になるはずである。
すると、翼面の流れは全て『角を曲がる流れ』に置き換えられる。
現実にある『角』を考えた時、その「角」の部分を例えば顕微鏡とかで拡大し続ければ、曲線に見える筈である。
風洞実験からレイノルズ数による流れの相似則が証明されているので、この「角を拡大し続ける」という作業を「対象物を巨大にする」つまり「レイノルズ数をとんでもなくデカくする」という作業に置き換えることが出来る。
「流れ」は大きく分けてレイノルズ数とマッハ数に依存するので、レイノルズ数を操作する概念は有意義である。
翼面上の流れを角を曲がる流れと考えた場合、谷折の部分を曲がる流れと山折の部分を曲がる流れに分解できる。
(確か非圧縮性流体の場合)谷折の部分を曲がる流れは「谷」の部分で一度流速が0になるので、その後の流れの圧力勾配は正、つまり流速は早くなる。
山折の「山」の部分はその逆。
よって、任意の翼型ひいては物体まわりの流速を知りたい時、多角形近似して角を曲がる流れとして考えて組み合わせれば、いかなる場合でも流速が分かる・・・・かもしれない(ぇー
「角を曲がる流れ」っていうのは定量化出来ていたような気がするので。多分。
あ、多角形近似っていうか、物体表面の接線の勾配が分かってればいいのか・・・。
以上、駄文でした(何
なにぶんメモなので、乱文になること必至w。
めんどくさいので二次元翼に限定。
一般に、翼型において翼上面の流速は一様流の流速よりも早く、下面の流速はそれよりも遅い事が風洞実験から明らかとなっている。
翼面に沿った流速の速度分布が具体的に分かれば、ベルヌーイの定理を使って圧力が求められ、翼の上面と下面の圧力差を揚力と考える事が出来る。
問題は、『なぜ翼上面の流速は早く、翼下面の流速は遅いのか?』。
いわゆる『「後縁で同時に合流」説』は間違い。
風洞実験において、前縁で分かれた流体は、上面を通った場合の方が下面を通った場合よりも早く流れ去ることが確認されている。
そこで、翼型を多角形で近似してみる事にする。
『微分法』の概念に従って、十角形・百角形・千角形・・・・・と分割数を増やして行き無限大へ飛ばせば、元の翼型になるはずである。
すると、翼面の流れは全て『角を曲がる流れ』に置き換えられる。
現実にある『角』を考えた時、その「角」の部分を例えば顕微鏡とかで拡大し続ければ、曲線に見える筈である。
風洞実験からレイノルズ数による流れの相似則が証明されているので、この「角を拡大し続ける」という作業を「対象物を巨大にする」つまり「レイノルズ数をとんでもなくデカくする」という作業に置き換えることが出来る。
「流れ」は大きく分けてレイノルズ数とマッハ数に依存するので、レイノルズ数を操作する概念は有意義である。
翼面上の流れを角を曲がる流れと考えた場合、谷折の部分を曲がる流れと山折の部分を曲がる流れに分解できる。
(確か非圧縮性流体の場合)谷折の部分を曲がる流れは「谷」の部分で一度流速が0になるので、その後の流れの圧力勾配は正、つまり流速は早くなる。
山折の「山」の部分はその逆。
よって、任意の翼型ひいては物体まわりの流速を知りたい時、多角形近似して角を曲がる流れとして考えて組み合わせれば、いかなる場合でも流速が分かる・・・・かもしれない(ぇー
「角を曲がる流れ」っていうのは定量化出来ていたような気がするので。多分。
あ、多角形近似っていうか、物体表面の接線の勾配が分かってればいいのか・・・。
以上、駄文でした(何
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