• ベストアンサー

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。

  • rhaph
  • お礼率100% (1/1)

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • crouthai
  • ベストアンサー率93% (15/16)
回答No.1

教科書には例題が記されていませんでしたか? f(z)が与えられているので、複素速度wがすぐにわかります: w=df/dz=a+bi おそらく、a,bは一定なので、この流れは一様であることがわかります。 流線は、f(z)の虚部が一定であるという条件から描くことができます。 f(z) =(a+bi)(x+yi) =(ax-by)+i(bx+ay) =Φ(x,y)+iΨ(x,y) Ψ(x,y)=(一定)= c ⇔bx+ay=c ⇔y=-bx/a+c/a ただし、aは0ではないとします。 これは傾き-b/a, y切片c/aの直線です。 cは任意ですから、このような直線をy軸方向に 平行移動させた直線群が流線となります。 もちろん、速度は(a, -b)ですね。

rhaph
質問者

お礼

返事遅くなってすみません。 とてもわかりやすかったです。 ありがとうございました。

関連するQ&A

  • 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。

  • 複素ポテンシャル 流体

    次の問題がわかる方がいらっしゃいましたらどうか教えてください。 問い  2次元、非圧縮性、非粘性の流れが複素ポテンシャルが次式で表わされるときいこの問いに答えよ。    F(z)=U(z+a^2/z)+iKlogz (z=/=0) ただしzは複素数、U,a,Kは正の実数とする。 (1) |z|=aの円が流線であることを示せ。 (2) この円周上で速度0である点(よどみ点)を求めよ。(存在しない場合があるときは、その条件も示すこと)また、その点を通る流線を図示せよ。 (3)無限に長い円柱周りの流れがこのような2次元非粘性渦なしの速度場をもつとき、円柱の単位長さあたりに加わる抗力および揚力を求めよ。ただし、密度はρとする。  

  • 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

  • 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?

  • 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。

  • 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

  • 流体力学の問題で…

    非圧縮性流体の中を球(半径R)が速度V(ベクトル)で移動しているとき流体の流れはどうなるのかという問題で、ポテンシャル流だとしてそのポテンシャルφはラプラス方程式(球座標)を満足し、rとVの関数になり、無限遠で0になるという条件を満足しなければならないんですが、参考書では(ランダウさんの流体力学1、非圧縮性流体の章)φはCv・grad(1/r)とおいてるんです。ラプラス方程式の解だからφを1/r^a(aは自然数)とするならわかるんですが。grad(1/r)はなぜなんでしょう?

  • 流体力学の演習問題について質問です

    以下のような演習問題に取り組んでいますが流体の知識が足りないため解くことができないでいます。 どなたかもしよかったら教えてくださるとありがたいです。 演習問題 完全流体の二次元渦なし流れを考える。複素数ポテンシャルW(z)=φ(x,y)+iψ(x,y) と記述され、z=x+iy, i=√(-1)である。 また、x,y方向の速度成分u,vは速度ポテンシャルφと流れポテンシャルψと u(x,y)=∂φ/∂x=∂ψ/∂y、v(x,y)=∂φ/∂y=∂ψ/∂xとあらわされる。このとき (1)連続の式および渦なしの条件(∂u/∂y-∂v/∂x=0)を用いて次の式が成り立つことを示せ。 ∂^2φ/∂x^2+∂^2φ/∂y^2=0, ∂^2ψ/∂x^2+∂^2ψ/∂y^2=0 (2)u,v とW(z)の関係が   dW/dz=u-ivで与えられることを示せ・ (3)W(z)=U(z)(Uは一定)の場合の速度成分u,vを求め、どのような 流れ場か説明せよ。

  • 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?

  • 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?