☆Global goods、global hobby sales from JAPAN！☆since 2010～
ショッピングカート
カートの中身
カートは空です。
|
ホーム ｜
＜ご注意＞！EDFの噴流を台秤に当てても静止推力は測れません。
|
秤に噴射流（噴流）を押し当てて静止推力を測定する方法は非科学的でNGです。
最近になって、科学的根拠のある説明を見つけたのでご紹介致します。
先ずは「噴流」という言葉ですが、専門用語です。英語ではJET（ジェット）と言います。
ジェット機の「ジェット」ですね。
ペットボトルロケットは「ロケット」と言いますが、要するに「ジェット推進」と理解する事ができます。
推力を考える上で、非常に重要な観点です。
ある専門書から、壁面に衝突する噴流と、その壁面（無限大固定平板）に及ぼす力について解説があります。
流体（質量流量Q）速度Vの運動量とエネルギーが保存される理論上の場合に、
ρSV^2（ρQV）という力が働くとされますが、今回の問題となるのはノズル側の静止推力です。
その反作用として同じ力が働くのは、噴流のエネルギー流れがなく排気していない状態と考えられます。
（理学的で物理的距離がなく流れもない、または理論上の静圧状態）
これは質量流量的な実際の空気では、排気が跳ね返って相殺し静圧に回復する状態があり得るという可能性です。
（但し理学的理想的空気と異なり、その際の実際の空気の静圧は空気密度の増加を伴う事がありそうです。）
即ち、ノズル側に働く静止推力は ρSV^2（ρQV）と限らず、無限大固定平板からの距離で静止推力が変化します。
これは、重力方向の地面効果（IGE、OGE）が実践的にそうであるように明らかな事です。
因みに、地面効果を表す式は高度ゼロで無限大に向かいますが、ρ一定の理論的には噴流の反作用で有限値となりそう
なのでイメージを図解してみました。
このように、ノズル側の静止推力は距離が離れるに従い ρSV^2（ρQV）よりも小さな力となります。
噴流を排気（損失）しており、固定平板に近づくにつれて静圧回復する特殊効果と考えられます。
即ち、同様にEDFの噴流を台秤に直接当ててもEDF本体のOGEの静止推力は測れません。
（地面効果を含むIGEの静止推力を測る事になりそうです・・・当たり前ですが。）
どこのどなたが、それを始めたのか不明ですが、噴流が無限大固定平板に与える力であるρSV^2を
単純にノズルへの反作用の力として一律に静止推力を考えてEDFにも応用計算した、間違えなのでしょうか。
その場合の静止推力はIGEになってしまうと思います。静止推力の性能は地面効果を受けないのです。
〖【暫定的正解の怪】〗その絶対的正解が解らない限りは違うと言えない問題は一般的にあると思います。
暫定的な答えを見極め、その認知を元にして正解をアップデートする手順が必要・・・（工事中）
今回のノズル（EDF）側の静止推力はこれまでも解説したように私の計算では 0.5ρSV^2です。
これは定常のOGEを意味すると考えますが、固定平板に影響を与えない噴流速度の減衰あるいは、
渦による損失によって静止推力が小さくなる現象に同じ、であろうという推察をしています。
（※瞬時値は過渡・定常の時間関数で、微分方程式を解く事で計算できる可能性もありますが、
円筒定常流の単位時間のエネルギー（J/s）と推力馬力から T=0.5ρSV^2 が導かれる事でも証明できる筈です。）
これは、ある有名な北陸地方の高専が運用している流体力学の解説ですが、赤文字で問題点を指摘させて頂きます。
条件の不足と疑惑だらけですが、これが正解というなら横に向けた場合でもρAV^2（ρQV）が成り立ってしまいます。
横向きには固定平板（地面）がありませんので、地面と関係がある条件付きの式は明らかな間違えとなります。
もしもペットボトルなので横に向けるなという禁止条件があるなら、問題の核心は胡麻化されているといえます。
良く見ると重力方向と静止推力かどうかも明記がありません。（静止条件と限定していない）
胡麻化しや間違えが拡散しない事を願って関係有識者と調整していますが、運動量理論を理解ぜず誤解されている
有識者もいて難航しています。 （2023年10月現在）
【運動量理論による誘導速度と流入流出係数、静止推力の全体像を考察し予想する】
（プロペラブレード推力 ”運動量理論の力積、増速作用” からの理論でダクテッドファンの推力を導く試行）
💡ダクテッドファンの場合は運動量変化（力積）が使えない効率の悪いプロペラとして考えると良い結果が導かれる。
ローター・プロペラは増速（力積）作用です、ダクテッドファンは効率の悪いプロペラと考えたいですが
以下のような矛盾があるので、増圧作用と、渦損失を考察に加えた方が実践的に把握できるような気がします。
（※理数的な結果に多彩な物理的解釈を与える必要と困難があります。）
ローター・プロペラでは、噴流が固定平板に与える力と充分な高度での静止推力が同じであるという結果になりますが
運動量理論での効率100％（v2＝2＊v1）では ”まるでIGEのような”固定平板の影響を受けているし、
高度が物理的な定量ではない違和感（低くても高くても同じ）に注意する必要あります。
効率の悪いローター・プロペラが、ダクテッドファンの流線と噴流に近似する（S1≒S2）事が解っていますが、
S1＝S2の時には静止推力が発生しないという矛盾も、今回の問題とさせて頂いた
”噴流が固定平板に与える力と充分な高度での静止推力が同じである” という物理的、実践的に不条理な答案件を
再考しつつ、異を唱える余地があります。
さて、ロータープロペラの静止推力が、噴流が固定平板に与える力と同じである事が理数的に計算されるが、
物理的な距離が定量的ではない、固定平板までの距離で、固定平板との反作用の関係が、相当な高度まで
継続しているかのような違和感は理解に苦しい。（ロータープロペラの推力が単独なOGEと思えない。）
効率が低くて窄まらない（誘導速度が加速されない）ダクテッドファン噴流の場合でも理数的に同様である事が
v2の極限変化で考える事ができます。
その場合は、v2≒v1（v2＞v1）、S1≒S2（S1＞S2）という条件で、fig.1で問題提議しましたように
ダクテッドファン噴流の静止推力は ρS1＊v1^2 で噴流が固定平板に与える力と計算上は同じになります。
これは、今回の問題が解けた（間違えてない）！というのは拙速。ダクテッドファンを形成する v2≒v1の時は
静止推力が殆ど発生しないという新たな大問題が発生した事になります。
即ちダクテッドファン静止推力（v2＝v1）は運動量変化（力積）で計算しても正しいという保証がないという事です。
💡理数的に無視されている”渦と損失”を導入し、増速（力積）作用ではない物理的な説明が有望。
ダクテッドファン中の流れと圧力による力を考えてみたいと思いますが、その前にS2と噴流v2が充分下方まで延長する
という理数的な解釈から、面積がS2で流速v2のダクテッドファンが疑惑の静止推力ρS2＊v2^2 であると仮定すると
プロペラブレード全体の静止推力2ρS1＊v1^2と同じになる矛盾、面積S1の静止推力も加算されるなら算数が合いません。
（∵S1＝2S2、v2＝2v1なる条件。私の計算ではここでも 0.5ρSV^2となる。）
背理法の矛盾によって、面積がS2で流速v2のダクテッドファンの静止推力はρS2＊v2^2よりも小さいと解ります。
理数的計算からの結果は、空力的損失のない理想的状態なので ”OGEとは異なる性質”を示していると考え
更なる探究は、地面効果のIGE、OGEや放射ノズルの反力問題を明らかにできるかも知れません。
（理数的に定義されない渦の存在が、その位置によりダクテッドファンのOGEと静止推力が決まると考えられます。）
※加速時間の影響が無い（加速時間≒∞）インペラを入力から遠ざけた実験モデルで定常を検証しています。
（風力パワーPの式と静止推力T＝0.5ρSV^2から、Vを消去したT∝Pの方程式が実験結果と一致）
理学（数学）と物理工学については、電子工学的に簡単に言えば・・・
静電容量 C=ε0×(S/d) について d＝0の時は 理数的にCが無限大で、電気エネルギーも無限大となります。
しかしながら物理工学的には極板が短絡していますので無限大ではなく応用は不可能です。
dは理数学的な文字ではなく、実践的な物理工学では定義域が必要（d＞0）な変数です。
（教科書にあるような基本的理学は実践では違っているという事例が多々あります。理学と工学を分かち合いましょう。）
Cも電気エネルギーも無限大の状態は理学的に合っていて間違えてないが実践的な物理工学では応用できない机上の空論となります。
ホームページ作成とショッピングカート付きネットショップ開業サービス