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ホーム ｜ （（物理学上の未解決問題））筒を抜ける流体と螺旋の最適化予想。 物理工学的最大効率は渦を伴なうか？

たった20年で深圳が飛躍的に発展してドローンが空飛ぶ車の基礎となっていて、中国の技術戦略は凄いと思います。
日本では、半世紀前から戦後の航空の礎とも言える「飛行機設計論」のVTOLに関するパートがかなり
語弊を与えているのに誰も気づかず、旧式化を問題視していないようです。
理想空気の静止推力を前提としていますが、理想空気は渦損失を考慮しないので、私が実際の空気で渦損失を想定し考察すると
　Tsの本質は渦損失が理想空気の理想状態に向かう事で損失がゼロ、見かけ上で前向きに推力を発生しているかのようです。
当該論考に疑義あり且つ改訂の意義が薄いからと言って、その新芽を剪定すらせずに放置して枯らしてしまう訳にも
いかないと考えています。将来に危機感を覚えつつ、このままで良いのか否か慎重に進めております。


ダクトファン構造から解放プロペラへ状態遷移する際に渦から螺旋、螺旋のない理想な流れの状態まで3段を想定
（正接方向の捻じれに対するcosΘ＝0を渦、0＜cosΘ＜1を螺旋、cosΘ＝1を理想空気の流れと定義します。）
数学は何も教えてくれません、数式は何かを語っていたようですが物理的な解釈をしないと現実には
理解できませんでした。推力の損失が渦で流体が渋滞する物理的解釈はペットボトルの実験が教えてくれます。

留まろうとする強い渦が収まってから緩やかに水の落下が始まる・・・工事中。

　JAXAのダクテッドファン型飛行ロボットは、最適曲率を持った筒（翼型と無関係のリップ）によって静止推力が
最大で約30％増強すると言われています。
私の実験結果と共に最適化予想（※2^S係数のS＝0）が一致しますが、偶然とは思えない不思議な一致です。

最適化によって最適な渦（螺旋）を伴い、実際の流体が筒を通り抜ける場合に
このような損失を伴うので、その時の流体の方程式は、その不等式の範囲にある
と考えて良いと思います。理想流体ではない実際の流体では効率の上限限界があるように思われます。
TSの正体が渦や螺旋という事なら、それは自然の損失を伴いつつ竜巻などの
自然現象の方程式と最大効率も示す可能性があるのではないでしょうか。渦の損失が支配的に大きく
最大効率（最小の損失）は螺旋状態ではないかと考えていますが、これが今回のポイントです。　
　
※T^3＝2＊ρA（ηP）^2＝2^S＊ρAP^2（-1≦S≦1）の関係をダクテッドファンで調べています。
（静止推力Tは、実際の流体Mが落下する際に働くMgという重力と同じ次元です。）
ダクテッドファンとプロペラの関係が見えます。　


　
渦螺旋の落下流速が同じになろうとしてダクトを形成しても渦の遠心力が働き、Θが最適値でcosΘが1.0にならないという仮説。
（入力は渦螺旋の進行方向流速で誘導速度の2倍という流入流出関係を維持して漏斗形になると考えられる）

　
　

例えば、虚数は発見されてから　”数百年間”　は「実用性はない」「ただの想像上の数に過ぎない」と
数学者からは否定的に評価されていたそうですが、
レオンハルト・オイラーが虚数のもつ重要性を解説した後、その評価は一変しました。
数学は何も教えてくれません、人間がその特殊性に物理的、現実的解釈を与えないと科学は進展しないと思います。
（レオンハルト・オイラーは天体物理学者でもありました。）

オリジナルな渦の概論について
腹打ちで痛い目を見る原理は、水の周波数特性です。
・・・流体はダンパー特性のように高い周波数では過渡的に個体と同じです。
渦も巻くまでに少々の時間がかかり過渡的な高周波特性が現れるので特徴ある最適周波数があると思います。
定常では、ダクテッドファン構造の損失の殆どは渦によるものと断言できます。
また、実際の空気で発生する3次元の渦にもプロペラ推力のような質量や慣性がある事を示せれば”概論”になります。
専門書による解説は、理想空気の2次元によるもので実際の空気の3次元では渦の問題も含めて解説しているものは
見つからず、理学ではない工学的な渦の概論と考察がニューフロンティアとして新たに必要になると思います。

■F35のVariavle　inlet　Guide　Vane（流れを遮るベーンはなぜ必要か）について。　　



概ねダクテッドファン構造なので、ダクテッドファン技術を導入した電動化が将来可能になりそうです。
ダクテッドファンでは、渦効果や損失を最小限でcosΘを大きくする、皮相的で無効な渦エネルギーを
”有効な推力方向へ回復させ連続”とする排気効果が、静翼に求められる事になると思います。
因みにこれらの構造解析は　”トラクター方式の有利を決定的にするもの”　と私は考えています。

MITの研究チームは、ドローン用のトロイダル・プロペラを開発しましたがトラクター方式となっています。
パーツとしてのプロペラ性能ではなく推力システムとしての設計が重要です。

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