水中のオブジェクトのドラッグ力を計算することは、流体力学に不可欠です。 船舶、潜水艦、水中車両の設計に役立ちます。 このガイドは、さまざまなシナリオで理解し、計算するドラッグパワーに簡単なアプローチを提供します。

ドラッグフォースの理解

ドラッグフォースは、動体上の流体によって排泄される抵抗です。流体の速度、オブジェクトの形状、流体の性質などの要因によって異なります。ドラッグフォースの基本的な式は次のとおりです。

F]d[]]] = 1⁄2 ρ v2 Cd A

どこ:

  • [F]d[]:]:]:[FLT:]]]]][[]]:[FLT:]]]:[F[F]]]]]][[[FLT:[FLT:[FLT:[FLT:[FLT:]]]][[[F[FLT:[F]]]]]][[[[[[F[F[F[F[F[F[F[F]]]]]]]]]]]]]]]][[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[
  • ρ: 流体密度
  • v]:流体に相対的なオブジェクトの速度
  • [C]d[]: ドラッグ係数
  • A:断面面積

ドラッグ係数の計算

ドラッグ係数(C]d)は、オブジェクトとフロー条件の形状に基づいて変化します。通常、標準の参照テーブルから実験的にまたは取得されます。一般的な形状:

  • 球: C]d ≈ 0.47
  • シリンダー: Cd ≈ 1.0
  • 合理化された体: C]d ≈ 0.04–0.2

ドラッグフォースを計算するステップ

ドラッグフォースを計算するために、次の手順に従ってください。

  • 流体密度(ρ)を決定。
  • 流体に相対的にオブジェクトの速度(v)を測定または識別します。
  • フローに面するオブジェクトの断面面積(A)を探します。
  • オブジェクト形状の適切なドラッグ係数(C[]]]d)を識別します。
  • 式を適用します。: F[]d] = 1⁄2 ρ v2 C]]]d A.

計算例

水中に沈みのある球を0.5mの直径ですると、水に2mずつ移動し、1000kg/m3の密度で移動します。球のドラッグ係数は約0.47です。ドラッグフォースを計算します。

まず、断面面積を見つけます。

パイ r2 = π (0.25) 2 ≈ 0.196 m2

それから、式を適用して下さい:

寸法: 縦×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×横×