アトマイズ法に役立つ流体の力学 基礎編 

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<非圧縮性流体 亜音速噴流 粘性流体 簡潔版>

初心者 技術者 向け

incompressible_fluid01

<流体の特性>

流体と流体の力学 粘性流体と非粘性流体 圧縮性流体と非圧縮性流体 実在流体と理想流体

incompressible_fluid02

<静止流体の力学(静水力学)>

圧力とは(面に垂直) 圧力の等方性 パスカルの原理 (圧力の三つの特性) 圧力の単位

絶対圧とゲージ圧 液体の深さと圧力の関係(重力場) 圧力の計測 アルキメデスの原理

incompressible_fluid03

平面壁に及ぼす流体の力

incompressible_fluid04

ラグランジュの方法 オイラーの方法 連続の式 質量流量 体積流量

incompressible_fluid05

<ベルヌーイの定理(動水力学)>

ベルヌーイの定理 トリチェリーの定理

小さなオリフィス・大きなオリフィスから流出する場合

ベンチュリー管 ピトー管

incompressible_fluid05-1

<回転運動 渦運動>

強制渦 強制渦運動 自由渦 自由渦運動 ランキンの組合せ渦

incompressible_fluid06

<運動量法則とその応用>

運動量の法則 固定平板に衝突する噴流の力 移動する平板に衝突する噴流の力

ジェットによる推力 ジェット機の推力  ロケットの推力 

incompressible_fluid07

<管路内の流れと諸損失>

滑らか円管内の層流の場合:ハーゲンポアズイユの式

滑らか円管内の乱流の場合:速度分布の指数法則(1/7乗の指数法則)  速度分布の対数法則

粗面円管の速度分布

<直円管の摩擦損失>

ダルシー・ワイスバッハの式 粗面管の管摩擦係数

助走区間における流れと圧力損失水頭 管路入口形状と損失係数

<管路内流れの諸損失水頭>

 急拡大管の損失水頭 急縮小管の損失水頭 ディフューザの損失 ベンド、エルボの損失

incompressible_fluid08

<粘性流れの管路の総損失>

実在流体修正ベルヌーイの式 水力こう配線 エネルギー線

管摩擦損失水頭 管摩擦以外の損失水頭

<層流と乱流&遷移流>

層流 乱流 遷移流 レイノルズ数Re 臨界レイノルズ数Rec

<相似則と次元解析>

<相似則>

重要な無次元数

レイノルズ数 オイラー数 圧力係数 フルード数 マッハ数 ウェーバ数

<次元解析>

ロード・レイリー法 バッキンガムのπ定理の方法 省略 基礎編を参照

incompressible_fluid09

<境界層と物体まわりの流れ>

境界層 臨界レイノルズ数 境界層の厚さ

<物体に働く力 流体力>

揚力 抗力 圧力抗力(形状抗力) 摩擦抗力

<円柱、球まわりの流れ>

境界層 層流境界層 乱流境界層 はく離点 マグヌス効果

incompressible_fluid10

<円柱、球まわりの流れ>

層流境界層 乱流境界層 はく離点 マグヌス効果

<円柱、球まわりの流れ>

くぼみのない円柱表面の流れ くぼみのある円柱表面の流れ ゴルフボールまわりの流れ

円柱まわりの流れ(粘性流体) カルマン渦列 理想流体中の円柱まわりの流れダラン

ベールの背理 円柱表面の圧力分布 円柱の抗力係数、球表面の圧力分布 球の抗力係数

<翼まわりの流れ>

翼の性能 翼の失速 迎え角

incompressible_fluid10_1

マグヌス効果 無回転ボールの変化 なぜまがる なぜ落ちる なぜゆれる

incompressible_fluid11

円柱まわり ボールまわりの流れ カルマン渦 カルマン渦列 エオルス音 タコマ橋崩壊

<ジェット騒音>

 超音速噴流:スクリーチ音(金属音 キーン)

亜音速噴流 遷音速噴流:離散周波数騒音(ディスクリート音)

<亜音速噴流>

笛音 エッジ音(竹音 尺八音) エオルス音(電線 ヒューン) カルマン渦

<渦輪同士の干渉>

渦輪の合体現象 渦輪の追跡現象 渦輪のロールアップ現象(第1章のSee参考文献)

incompressible_fluid12

<理想流体の力学(非粘性流体)>

完全流体 円柱まわりの流れ 一様流れ 二重湧き出し 揚力

incompressible_fluid13

<理想流体の力学>

クッタ・ジュコフスキーの定理 マグヌス効果 ダランベールのパラドックス

クッタ・ジュコフスキ-の翼 写像変換 複素平面

incompressible_fluid14

<円柱まわりの流れ>

粘性流体と理想流体の流れ カルマンの渦列 エオルス音

incompressible_fluid15

円柱まわりの流れ:円柱表面の圧力分布 ダランベールの背理 層流はく離 乱流はく離 後流

円柱にはたらく力:円柱の抗力係数 ラムの理論式 臨界レイノルズ数

球のまわりの流れ:球表面の圧力分布 球の抗力係数 ストークスの法則 オーゼンの理論式

*****     *****     *****     *****

<圧縮性流体 超音速噴流 ラバルノズル 簡潔版>

初心者 技術者 向け

compressible_fluid1

気体の熱力学 気体の状態方程式 熱力学第1法則 内部エネルギーとエンタルピ-

 比熱 比熱比 熱力学第2法則 エントロピ- 断熱変化 等エントロピー変化

compressible_fluid2

音速 マッハ数 音波 微小じょう乱 音の伝ぱと圧縮性流れの分類

音源静止 亜音速流れ 遷音速流れ 音速流 超音速流れ マッハ角 極超音速流れ

compressible_fluid3

エネルギーの式 よどみ点状態 全温度 静温度 圧縮性

速度の算出方法 圧縮性流れの速度 マッハ数 質量流束の算出

compressible_fluid4

レイリーのピトー管公式  (補足)非圧縮性流れの速度,流量測定

静圧とは 全圧プローブ 圧力変換器内蔵プローブ 静圧プローブ

compressible_fluid5

等エントロピー流れの基礎式 管路の断面積変化と状態量の関係

断面積変化が等エントロピー流れに及ぼす影響(状態量の変化)

ノズル ディフューザ内の流れ、ラバルノズル

臨界状態 チョーク&管路の断面積比とマッハ数の関係

管路の断面積とマッハ数の関係式

compressible_fluid5_2:

ノズル、ディフューザの流れに及ぼす影響

速度と断面積の変化 亜音速流れ 超音速流れの性質

compressible_fluid6

先細ノズル(or音速ノズル)内の流れ

亜音速噴流 音速噴流 不足膨張噴流

compressible_fluid7

<ラバルノズル内の流れと超音速噴流の形態>

<超音速噴流の3つの形態>

 過膨張噴流 適正膨張噴流 不足膨張噴流

compressible_fluid7_2:

超音速噴流の3つの形態 金属アトマイズに最適なノズル

compressible_fluid8

<衝撃波>

垂直衝撃波  斜め衝撃波 離れ衝撃波 弓形離れ衝撃波

圧縮波 膨張波 プラントル・マイヤー流れ

*****     *****     *****     ****

<流れ学 非圧縮性流体 粘性流体 基礎編>

詳細 基礎編 (演習問題 完全解答付き)

incompressible_basic_fluid1.1-1.7

<第1章:流体の特性とその取り扱い方>

流体と流体の力学  流体の密度,比重,比体積  粘性流体と非粘性流体

圧縮性流体と非圧縮性流体  実在流体と理想流体 ニュートン流体と非ニュートン流体  表面張力

incompressible_basic_fluid_Practice_problem_Chapter1

<第1章の演習問題>

密度,比重,比体積 粘度,動粘度 せん断応力,ニュートンの粘性 完全解答付き

incompressible_basic_fluid2.1_2.2

<第2章 2.1 2.2 静止流体の力学>

流体に働く力と応力 圧力とその特性 パスカルの原理 圧力の表示 マノメータ

incompressible_basic_fluid2.3

<第2章 2.3  重力場にある静止流体>

液体の深さと圧力の関係 アルキメデスの原理

incompressible_basic_fluid2.3_2

<第2章 2.3 その2  重力場にある静止流体>

平面壁に及ぼす液体の力 曲面壁に及ぼす液体の力

incompressible_basic_fluid2.4

<第2章 2.4 相対的静止状態における力学>

静止流体力学の基礎式 等圧面と力線 ダランベールの原理 直線運動,回転運動

incompressible_basic_fluid_Practice_problem_Chapter2

<第2章の演習問題> 完全解答付き

incompressible_basic_fluid8.1_8.2.1

<第8章 運動量の法則>

8.1 運動量の法則

8.2 運動量の法則の応用

8.2.1 曲管の壁面に作用する噴流の力

incompressible_basic_fluid8.2_8.2.2_8.2.4

<第8章 運動量の法則>

8.2.2 固定平板に衝突する噴流の力

(1)垂直に衝突する場合 (2)斜めに衝突する場合

8.2.3 移動する平板に衝突する噴流の力

8.2.4 曲面板に衝突する噴流の力

(1)曲面板が固定している場合 (2)曲面板が移動している場合

incompressible_basic_fluid8.2_8.2.5_8.2.8

<第8章 運動量の法則>

8.2.5 ペルトン水車に作用する力  8.2.6 ジェットによる推進

8.2.7 ジェット機の推力  8.2.8 ロケットの推力

incompressible_basic_fluid8.3_8.4

<第8章 運動量の法則>

8.3 角運動量の法則

8.4 角運動量の法則の応用

incompressible_basic_fluid_Practice_problem_Chapter8_1

<第8章 運動量の法則> 演習問題 その1 完全解答付き

incompressible_basic_fluid_Practice_problem_Chapter8_2

<第8章 運動量の法則> 演習問題 その2 完全解答付き

incompressible_basic_fluid_Practice_problem_Chapter8_3

<第8章 運動量の法則> 演習問題 その3 完全解答付き

incompressible_basic_fluid9

<第9章 次元解析と相似則>

9.1 次元解析

9.1.1 ロード・レイリー法  9.1.2 バッキンガムのπ定理の方法

9.2 相似則

第9章 演習問題(完全解答付き)

incompressible_basic_fluid10.1_10.3

<第10章 境界層と物体まわりの流れ>

10.1 境界層の概念

層流境界層 乱流境界層 粘性底層 境界層のはく離 

10.2 境界層の特性量

境界層厚さ,排除厚さ,運動量厚さ 遷移レイノルズ数

10.3 平板に沿う境界層の運動量積分方程式

カルマンの運動量積分式

incompressible_basic_fluid10.4

<第10章 境界層と物体まわりの流れ>

10.4 平板に沿う層流境界層

摩擦応力 摩擦抵抗 摩擦抗力係数

incompressible_basic_fluid10.5_10.6

<第10章 境界層と物体まわりの流れ>

10.5 平板に沿う乱流境界層

摩擦抵抗 摩擦抗力係数 乱流境界層の構造 内層 外層 層流底層 粘性底層

10.6 遷移を伴う平板の摩擦抵抗

遷移領域 臨界レイノルズ数 プラントルの式 平板の摩擦抗力係数

incompressible_basic_fluid10.7_10.10

第10章 境界層と物体まわりの流れ>

10.7 物体にはたらく流体力

(a)抗力と揚力;圧力抗力 摩擦抗力 形状抗力 (b)抗力係数と揚力係数

10.8 円柱まわりの流れ

(a)粘性流体と理想流体の流れ カルマンの渦列 ストローハル数 エオルス音

ダランベールの背理 層流はく離 乱流はく離

(b)円柱にはたらく力:円柱の抗力係数 臨界レイノルズ数

10.9 球のまわりの流れ

球表面の圧力計数 球の抗力係数 ストークスの法則 終速度 トリップワイヤ マグナス効果

10.10 種々の物体にはたらく流体力

(a)翼の名称

翼 翼形 前縁 後縁 翼弦 翼弦長 背面 腹面 翼幅 アスペクト比 迎え角

(b)翼にはたらく流体力

二次元翼 揚力係数 抗力係数 モーメント係数 圧力の中心 空力中心

性能曲線 失速 揚抗比 揚抗曲線

incompressible_basic_fluid_Practice_problem_Chapter10

<第10章の演習問題> 完全解答付き

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incompressible_fluid23

<運動量の法則>

曲管の壁面に作用する噴流の力 固定平板に衝突する噴流の力 垂直に衝突 斜めに衝突

 移動する平板に衝突する噴流の力 曲面板に衝突する噴流の力 曲面板が固定 曲面板が移動

ペルトン水車に作用する力 ジェットによる推進 ジェット機の推力 ロケットの推力

角運動量の法則 角運動量の法則の応用

incompressible_fluid24

運動量の法則の演習問題 完全解答付き

incompressible_fluid25

<次元解析と相似則>

<次元解析>

ロード・レイリー法 バッキンガムのπ定理の方法 

<相似則>

重要な無次元数⇒レイノルズ数 オイラー数 圧力係数 フルード数 マッハ数 ウェーバ数

次元解析と相似則の演習問題 完全解答付き

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<圧縮性流体の力学 超音速噴流 基礎編>

詳細 基礎編 (演習問題 完全解答付き)

compressible_fluid20

<圧縮性流体の流れ>

はじめに

<圧縮性流体の基礎>

気体の熱力学 気体の状態方程式 熱力学第1法則 内部エネルギーとエンタルピー

比熱および比熱比 熱力学の第2法則とエントロピー

気体の圧縮性 微小な圧力変動の伝ぱと音速 マッハ数 音の伝ぱと圧縮性流れの分類

compressible_fluid21

<一次元圧縮性流れ>

エネルギーの式 等エントロピー流れおよび管路の断面積変化と状態量の関係

<先細ノズル内の流れ>

亜音速噴流 音速噴流 不足膨張噴流

ラバルノズル内の流れと噴流の形態

compressible_fluid22

<衝撃波>

垂直衝撃波 斜め衝撃波 離脱衝撃波

<圧縮波と膨張波>

圧縮波 膨張波

compressible_fluid23

<演習問題> 圧縮性流体の力学 超音速噴流 (完全解答付き)

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 近畿大学名誉教授 工学博士 児 島 忠 倫
Dr.Tadatomo Kojima
Doctor of Engineering, Professor Emeritus of Kindai University
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