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液体の推力について教えてください
2023/09/06 16:48
- 液体にスクリュー(プロペラ)付の軸を差し込んで回したとき、スクリューの周囲に発生する推力の計算方法について教えてください。
- スクリュー1枚が押しのける容積×スクリュー枚数×回転数で押しのける容積となり、押しのける容積×液体の比重(対水)で推力となるのではないか?
- スクリューは軸のあるほうへ進もうとしますが、軸は壁で強固に支えられているので進むことはできず、液体を撹拌しながら押し出すと思っています。また速度についてですが、軸は400rpmで回します。
液体の推力について教えてください。
2011/06/26 00:11
液体にスクリュー(プロペラ)付の軸を差し込んで回したとき、スクリューの周囲に発生する推力の計算方法について教えてください。
スクリュー1枚が押しのける容積×スクリュー枚数×回転数で押しのける容積となり、押しのける容積×液体の比重(対水)で推力となるのではないか? と思ったのですが、これでいいのでしょうか?
よろしくお願いいたします。
説明が、うまくなかったようですみません。
スクリューは船のスクリューに似たものです。
ですので、スクリューは軸のあるほうへ進もうとしますが、軸は壁で強固に支えられているので進むことはできず、液体を撹拌しながら押し出すと思っています。また速度についてですが、軸は400rpmで回します。
申し訳ありませんが、どの情報が不足しているのかもよくわかっていませんので、そのあたりも含めてご教授いただけると助かります。
後の先、アフターユー様、tigers様、ありがとうございます。参考になります。
質問の主目的は、後の先アフターユー様がご指摘のとおり、液体に薬剤を入れて撹拌したとき、薬剤の効果範囲をある程度予測したいためです。
で、上記のことにはそうそう簡単にたどり着かないのでしょうが、まずはスクリューについて知りたいと思っています。
それで、スクリューが押しのける液体の量なのですが、例えばスクリューが90度ピッチで4枚あるとすれば、スクリューの垂直高さ×水平長さ×幅の四角錐を1回転につき4回押し出して、それが4枚あるとは考えるのは間違いでしょうか?
あと、体積×比重ではディメンションが違うとのことですが、液体は水ではないので、体積×対水比重でkgfを計算出来て、それは推力であるという考え方は間違っているのでしょうか?
教えていただいて口ごたえするようで申し訳ないのですが、なかなか理解力がないもので、教えていただけると助かります。
質問者が選んだベストアンサー
>スクリューが押しのける液体の量
スクリューの吐出量について参考URLでは、吐出量Q=knd^3(k:定数、n:回転数、d:プロペラ径
羽根の構造(枚数、角度等の影響)は定数Kに含まれているようである。
ところで、吐出量と推力を調べて何をしようとされているのでしょうか。
結局のところ、メーカのPR資料にあるように、レイノルズ数とか、ビデオ撮影での評価になると思いますが。
これだけ、議論が進んだので、そろそろ質問者の考えを聞きたいと思います。
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その他の回答 (15件中 1~5件目)
結局、後(ご)の先(せん)、アフターユーさんは何を回答したかったの?
未だにわかりません。
tigers のおっさんと、小生の決定的な違いは、
質問者の内容を、スクリューの回転で、♭♭の重さの流体がγγ動いた反力が推力だと
とらえたか、否かです。
それが、言葉の綾?か旧単位系に原因があるが??と言ったまでです。
これで、質問者の“体積×比重ではディメンションが違うとのことですが”も
納得がいくのではないかと思います。
(やっと出てくれてありがとう。質問者も同様だと思うよ)
もう、これで最後にします。
訂>後(ご)の先(せん)、アフターユーさん には多分読まれなかったと思うけど
も意味が解らない。
それなら、もっと他の書き方?話しの進め方があるのでは?
所詮、Dimentionが異なる人間(小生)と人間(貴殿)なんで、仕方がない。
質問者さんの役に立った事を期待している。
>昔の人間なんで Dimentionの観念が曖昧だったのかもしれません。
戦後教育でディメンジョンの概念が曖昧になった事あるんですか?
少なくとも私は知りません。
回答(9)さんへ
いちおう、回答(3)で近似解の例示はしてるんですよ~。
多分読まれなかったと思うけど。
kazu_i さん補足ありがとうございます。
誤>多分読まれなかったと思うけど。
訂>後(ご)の先(せん)、アフターユーさん には多分読まれなかったと思うけど。
ありがたい事です。
質問者さんは迷うかもしれませんが、色々な切り口のでアドバイスが受けれて、今後の
確認に役立つでしょう。
昔の人間なんで、力×距離も、**の重さの物を##まで運ぶも、旧単位系を使用していたので、
kgやkgfを使用するため、Dimentionの観念が曖昧だったのかもしれません。
スクリューの回転で、♭♭の重さの流体がγγ動いた反力が推力だと。
当然、単純に物事を考えて、後は結果とイコールになる定数を実験で導き出すが原点ですが。
皆さんのフォローに感謝します。
「ディメンションを合わせる事は物事を考える上での基本」と思います。
スクリューを推力を厳密に計算しようとすると、大変なことになると思いますが、質問者の主旨に沿って考えると、推力Tは簡単には次式で表されます。URL参考
T=ρau^2 {kg・m/sec^2⇒N} (1)
ρ:液体の密度{kg/m^3}
a:スクリューの面積{m^2}
u:プロペラ吐出流速{m/sec}
質問者が言われている「体積×比重」で、単位時間当たりの体積はa×u、比重{-}を密度と考えても「体積×比重」は単位時間あたりの質量にしかならないと思います。
実際にはプロペラ部の効率を考える必要があり、(1)式より低い値になると
思います。
お礼
2011/07/04 11:47
ありがとうございます。撹拌機の概念から計算まで興味深く読ませていただきました。まだ、きちんと理解しておりませんが、これの応用を考えてみます。
それで、何をするかということですが、以前下記URL
http://www.yamaha-motor.jp/marine/lineup/pro-fish/tairyo/sekkei/fishingboat/014/
から、「スクリューはネジのように推進することで推力を発生する。」との記述を見つけて、「スクリューはめねじを切りながら推進していると考えるのであれば、スクリューの推力が壁で受け止められているときは、めねじの体積が押し出される量で、それが単位時間当たりにどれくらい押し出されるかわかれば、スクリュー近くの推力がわかるのではないか?」と考えたからです。
で、どうしてそんなものを知りたかったかというと、ご回答いただきました撹拌機でして、液体内にスクリューを突っ込んで回して、かつ気体の薬剤を吹き込みまして、その薬剤がどれくらいの範囲まで到達するか知りたかったのです。その第1段階としてスクリューの発生させる推力が知りたかったのです。
ですので、推力がわかったとしても、私の知りたいことは、まだこれからなのですが、なにぶん基礎的なこともよくわかっていないので、お知恵を拝借できたらと思い、投稿した次第です。
で、当初私の考えていた内容と、いろいろ教えてただいたこと、それからご紹介いただいた資料には、結構な違いがあるようで、頭の中を整理する必要を感じております。
以上、ありがとうございました。