類似度パラメーター計算機

物体が大気中を移動すると、物体の近くの大気のガス分子が乱され、物体の周りを移動します。ガスと物体の間に空力が発生します。これらの力の大きさは、物体の形状、物体の速度、物体が通過するガスの質量、およびガスの他の2つの重要な特性に依存します。ガスの粘度または粘着性およびガスの圧縮性または弾力性。これらの効果を適切にモデル化するために、空気力学者は、問題に存在する他の力に対するこれらの効果の比率である類似性パラメーターを使用します。 2つの実験の類似性パラメーターの値が同じである場合、力の相対的な重要性が正しくモデル化されています。空気の特性の代表的な値は別のページに記載されていますが、パラメータの実際の値はガスの状態と高度に依存します。

空気力はガスの粘度に複雑に依存します。オブジェクトが通過するときガス、ガス分子は表面に付着します。これにより、境界層と呼ばれる表面近くの空気の層が作成され、実際にはオブジェクトの形状が変化します。ガスの流れは、オブジェクトの物理的な表面であるかのように、境界層のエッジに反応します。物事をより混乱させるために、境界層は体から分離し、物理的形状とは大きく異なる効果的な形状を作成する場合があります。さらに混乱させるために、境界層内およびその近くの流れの状態は、しばしば不安定です(時間とともに変化します)。境界層は、オブジェクトのドラッグを決定する上で非常に重要です。これらの条件を決定および予測するために、航空力学者は風のトンネル試験と非常に高度なコンピューター分析に依存しています。

粘度の重要な類似性パラメーターはレイノルズ数です。レイノルズ数は、粘性(重くて粘着性のある)力に対する慣性(変化または運動に耐性のある)力の比率を表します。運動量保存方程式の詳細な分析から、慣性力は、密度r×速度V×速度dV / dxの勾配の積によって特徴付けられます。粘性力は、動的粘度係数muに速度d ^ 2V / dx ^ 2の2番目の勾配を掛けたものによって特徴付けられます。レイノルズ数Reは次のようになります。

Re =(r * V * dV / dx)/(mu * d ^ 2V / dx ^ 2)

速度の勾配は、速度を長さスケールLで割った値に比例します。同様に、速度の2次導関数は、速度を速度の2乗で割った値に比例します。長さスケール。次に:

Re =(r * V * V / L)/(mu * V / L ^ 2)

Re =(r * V * L)/ mu

レイノルズ数は無次元数です。パラメータの高い値(1000万のオーダー)は、粘性力が小さく、流れが本質的に非粘性であることを示します。次に、オイラー方程式を使用してフローをモデル化します。パラメータの値が低い(100のオーダー)場合は、粘性力を考慮する必要があることを示します。

動粘度nuを動粘度で割った値に等しい動粘度nuを使用すると、レイノルズ数をさらに簡略化できます。密度:

nu = mu / r

Re = V * L / nu

ここに”さまざまな高度、長さ、速度の粘度係数とレイノルズ数を計算するJavaScriptプログラムがあります。

ITセキュリティ上の懸念から、現在多くのユーザーが問題を抱えています。 NASA Glenn教育用アプリレットを実行しています。アプリレットは徐々に更新されていますが、プロセスに時間がかかります。Javaランタイム環境(JRE)に精通している場合は、アプレットをダウンロードして統合開発環境(IDE)で実行してみてください。 )NetbeansやEclipseなど。以下は、いずれかのIDEでJavaアプレットを実行するためのチュートリアルです。
Netbeans
Eclipse

単位:惑星:高度の長さ

計算

高度、速度、長さのスケールを入力してください

入力
フィート
mph
フィート

出力
速度/マッハ数
速度
音速
ダイナミックプレス
マッハ数
圧縮性
P静的
P合計
T静的
T合計
粘度
密度
動的係数
運動係数。
レイノルドの#

入力値を変更するには、入力ボックス(白地に黒)をクリックし、入力値の上にバックスペースを入れて、新しい値を入力し、キーボードのEnterキーを押します(これにより、新しい値がプログラムに送信されます)。出力ボックス(黄色の黒)値の変更。インペリアル単位またはメトリック単位のいずれかを使用でき、メニューボタンを使用してマッハ数または速度のいずれかを入力できます。メニューボタンをクリックして選択をクリックするだけです。無次元のマッハ数とレイノルズ数が表示されます。青いボックスに白で表示されます。この計算機の経験豊富なユーザーの場合は、コンピューターへの読み込みが高速なプログラムのasleekバージョンを使用できます。これらの手順は含まれていません。次のボタンをクリックして、プログラムのコピーをダウンロードしてオフラインで実行することもできます。

いくつかの問題については、レイノルズを長さスケールで割って、1フィートあたりのレイノルズ数を取得できます。これは次のように与えられます:

Ref = V / nu

レイノルズ1フィートあたり(または1メートルあたり)の数は、明らかにレイノルズ数のような無次元数ではありません。長さスケールを1フィートに指定することにより、計算機を使用して1フィートあたりのレイノルズ数を決定できます。

アクティビティ:
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