風圧発生に関する新しい考え方

Abstract

乱流中の空間の1点における速度ベクトルを時間積分すれば, 静止流体中を運動する点の軌跡と一致し, その軌跡を流程と称することとする。流程のある1点に物体が到達するとして, 物体周りのフローパターンは物体の運動経過, 物体の形, Reynolds数によってきまる。いま, 流程が直線で, Diracのデルタ関数のような瞬時の変位に対する物体の表面圧応答がわかっていたとすれば, 流程上の点に沿って連続的に変化する速度圧を入力とする出力として, 物体の表面圧分布が求まり, それを表面について積分すれば, カやモーメントが求まる。つぎに, 入出力を結ぶ核関数をカのものとしておけば, その幅は, 静止状態から急発進して等速直線運動する物体周りの流れが定常状態に収束するまでの距離を表す。これを流形完成長さと称し, 物体の形とReynolds数とによってきまるものである。もう1つの入出力関係として, 流程の曲率と速度の積を入力, 物体周りの循環変化を出力とする関係式が考えられる。こちらの核関数を求めることは現状では難しいが, その平均的な幅のみならば評価することができ, 直線流の場合の半分程度である。これもまた物体の形とReynolds数によってきまるものであるから, 乱流中の物体に作用するカに対するReynold8数の影響について議論することが可能になる。

The time integral of the velocity vector at a point in the turbulent stream coincides with the locus of the moving point in the still fluid. The locus is to be called the stream path. When an obstacle reaches at some point on the stream path, the flow pattern around the obstacle is formed by the conditions of it's moving process, it's shape and Reynolds number. If the stream path is straight and the pressure response function on the obstacle surface by an impulsive displacement like Dirac's delta function is given, then the pressure distribution on the surface is obtained as the output for the corresponding input to the dynamic pressure with the distance variable along the stream path. Furthermore, if the kernel function in the convolution equation is adopted for the acting force, the width of kernel function expresses the distance through which the flow pattern around the obstacle at rest is convergent to a stationary condition. The distance is to be called as the pattern completion length depending on the shape of obstacle and Reynolds number.Another input-output relationship is presumed along the stream path. The input is the product of the stream path curvature and the velocity, and the output is the variation of the circulation around the obstacle. Although the direct detection of the kernel function is really difficult, the kernel width is evaluated as the averaged value from the delay of the response. Since it is also functional in the obstacle shape and Reynolds number, the discussion is able to develop into Reynolds number problem in the turbulent stream.