• ベストアンサー

複素速度ポテンシャル

流体力学を勉強しているのですが、複素速度ポテンシャルfについてよくわかりません。 一体どういうものなのか教えてください。 また、f=Φ+iΨ としたとき、r、θ方向の速度をそれぞれVr、Vθとすると、  Vr=∂Φ/∂r 、 Vθ=1/r・∂Φ/∂θ となる理由も教えてください。 よろしくお願いしますm(__)m

  • ai_39
  • お礼率71% (10/14)

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • rabbit_cat
  • ベストアンサー率40% (829/2062)
回答No.1

正則な複素関数は、調和関数なんで、 2次元流体のポテンシャルを正則な複素関数にしておくと、 非圧縮性流体の連続の式(divV=0)を自動的に満たすんで、都合がいいんです。 後半の質問は、なんか微妙に変な気がするので、どこかにノートの写し間違いがあるのでは、と思いますが。 ベクトル解析に gradΦ = ∂Φ/∂r*er + 1/r*∂Φ/∂θ*eθ ていう公式があるはずです。それからきてます。

ai_39
質問者

お礼

お返事遅くなってすいません。 丁寧な回答ありがとうございました。 少しずつ慣れてきたせいか、だんだん複素速度ポテンシャルのありがたみがわかってきました。 また、gradΦの公式の証明も無事できました。 どうもありがとうございました(^U^*)

関連するQ&A

  • 流体力学の複素速度ポテンシャルについて質問です。

    流体力学の複素速度ポテンシャルについて質問です。 複素速度ポテンシャルがf(z)=(a+ib)zで与えられる流れはどのような流れか。図示して説明せよ という問題なのですが、どのように書けばいいのかわかりません。 よろしくお願いします。

  • 流体力学に関して質問です。複素(速度)ポテンシャルに関するものです。

    流体力学に関して質問です。複素(速度)ポテンシャルに関するものです。 1.複素平面状において速度UのX軸方向の一様流と原点に強さqの吹き出しがあるときの複素ポテンシャルを記述せよ 2.また、1の複素ポテンシャルで示される流れ場においてよどみ点の位置を求めよ 3.よどみ点を通る流線方程式を求めよ という問題です。 教科書には複素ポテンシャルというものはW(z)として与えられているのですが、覚えなければならないものなのでしょうか?? 勉強始めたばかりなので、参考にさせていただきたいと考えています。 上記の問題を解ける方がおられればよろしくお願いいたします。

  • 速度ポテンシャル 流体力学

    流体力学の問題で速度ポテンシャルφ=x^2+y^2の問題で、流線、等ポテンシャル線を図に示せという問題です。 u=2x v=2y となるんですが、これだと連続の式を満たさないのですが、このような問題はあり得るのでしょうか? 問題自体が間違っているのでしょうか?

  • 速度ポテンシャル;流れ関数

    速度ポテンシャルってなんですか? 流体力学の文献を探しても式しか出てこないため、想像ができません。 良いHPなどがあれば教えてください。 また流れ関数とは何をあらわしているのでしょうか? 流れ関数の値が大きいということは何を表しているのでしょうか?

  • 複素速度ポテンシャルが与えられたときの最大圧力点

    複素速度ポテンシャルf(z)=z^2で表される流れがあり、圧力が最大となる点を求める問題なのですが、ベルヌーイをどのように適用したら解けるのでしょうか?教えてください

  • ポテンシャル流れの意義

    今流体力学を勉強しているのですが,ポテンシャル流れに入ったあたりでつまずいています. ここまで,管内や物体周りの流れについて学習し,それらの流れの様子や有用性も理解できました. 一方で,ポテンシャル流れはその有用性というか,具体的に何をしたいのかがよく分かりません.明らかに今までの流体力学より数学っぽいというか,現実が置いていかれてしまっている印象を受けます. そこで教えていただきたいのですが,吹き出しや渦などのポテンシャルを定義して何をしたいのでしょうか?今までのベルヌーイなどでは不十分な理由があって導入したものなのでしょうか? 参考になる(分かりやすい)本やページなども教えて頂けると嬉しいです.

  • 速度ポテンシャルと流れ関数

    二次元非圧縮性流れでx,y方向の速度成分が u=2xy v=x^2-y^2+1 であるとき、速度ポテンシャルφ、流れ関数ψの 求めからが分かりません。 ぜひ、教えてください。

  • 流体力学  複素ポテンシャル

    次の問題が(1)から(5)まで正しいかどうかご指摘ください。お願いします。 問題 複素ポテンシャルW(z)=Az^2(Aは正の実数、zは複素数でz=x+iy)について以下の問いに答えよ。 (1)流れ関数Ψを求めよ。 (2)xy平面上に流線を描き、各流線上に流れの向きを表す矢印をつけなさい。 (3)xy平面上の原点と(x,y)=(b,b)を結ぶ線分を横切る流体の体積流量を求めよ。 (4)xy平面上で、0<=x<=b,0<=y<=bの正方形経路上の循環を求めよ。 (5)この正方形領域内で流体に作用するy方向の力の大きさと向きを求めよ。ただし流体の密度をρとし、奥ゆきは単位長さとする。 --------------------------------------------------------------------------------- (自分の解答) (1)W=φ+iΨyより       φ=A(x^2-y^2)    Ψ=2xyA (2)Ψ=2xyAより漸近線をx,y軸とする直角双曲線となる。   流れの向きとはどのようにしたらわかるのでしょうか? (3)流量は流線の差から求められるので   Ψ(b,b)-Ψ(0,0)=2Ab^2 (4)    u=∂φ/∂x=2Ax, v=∂φ/∂=-2Ayより速度ベクトルV=(2Ax、ー2Ay、0)    よって渦度は      渦度=(0,0,0)    よって渦度が0なので循環も0 (5)    連続の式より      du/x+dv/y=2A-2A=0 よってこの流れは非圧縮性流体とわかる。         y軸方向の力をF_yとおくとオイラーの方程式より     (∂v/∂t+u∂v/∂x+v∂v/∂y)=F_y      F_y=4A^2y     よってF_yb-F_y0=4A^2b-4A^2y*0=4A^2b となりy軸の負の方向に生じる。

  • ポテンシャル流れ

    頭の悪い質問かもしれませんが・・ 流体力学で、非粘性かつ非圧縮性の「理想流体(完全流体)の渦無し流れ」のことを、「ポテンシャル流れ」と呼ぶのはなぜですか?

  • ポテンシャルとその微分について質問です

    ポテンシャルについてどうしても分からないことがあります。 例えば、電気双極子モーメントによる電位がV   V=pcosθ/4πεr^2 p:電気双極子モーメント,r=√(x^2+y^2+z^2) と表せるとき、r方向の電場Erは   Er=-dV/dr=2pcosθ/4πεr^3 (ただしdは偏微分として) となるのは分かるのですがθ方向の電場Eθが   Eθ=psinθ/4πεr^3≠-dV/dθ となるのが分かりません。θ方向の電場を求めるならば電位Vをθで偏微分すれば良いと思ったのですが、θで偏微分すると -dV/dθ=psinθ/4πεr^2 となってErと単位が異なってしまいます。 EθはEx,Ey,Ezを求めてそれを用いて幾何学的な関係から極座標で表すという説明は確かに理解できるのですが、なぜVからr,θ,φ座標系を用いて直接Eθを導くことができないのでしょうか? これは力学においてポテンシャル・エネルギーをU,力をF,力のモーメントをNとするとき、    Fx=-dU/dx N =-dU/dθ と同じポテンシャルの偏微分でも結果の物理量が異なることと似ていると思うのですが関係があるのでしょうか?