平板の摩擦抵抗

平板の摩擦抵抗

平板の摩擦抵抗は実験的に研究され簡単な計算式で表されています。

平板の摩擦抵抗の計算式は層流・遷移・乱流の3つありレイノルズ数によって使い分けます。

層流(レイノルズ数 < 5.3×105

\( \displaystyle C_f = \frac{1.328}{\sqrt{Re}} \tag{1} \)

遷移(5.3×105 < レイノルズ数 < 2×108

\( \displaystyle C_f = \frac{0.455}{\left ( \log_{10} Re \right ) ^{2.58} } – \frac{1700}{Re}  \tag{2} \)

乱流(2×108 < レイノルズ数)

\( \displaystyle C_f = \frac{0.455}{\left ( \log_{10} Re \right ) ^{2.58} } \tag{3} \)

\(C_f\) 摩擦抵抗係数 [−]
\(Re\) レイノルズ数 [−] (平板の長さを基準)

(出典:航空力学の基礎(第2版): P.121)

遷移→乱流のレイノルズ数を2×108とすると各グラフの接続がよくなります。

摩擦抵抗係数(無次元数)から摩擦抵抗[N]への変換は以下の式で計算します。

\( \displaystyle D_f = \frac{1}{2} \rho V^2 S \times C_f  \tag{4} \)

\(D_f\) 摩擦抵抗 [N]
\(\rho\) 流体の密度 [kg/m3]
\(V\) 流体の速度 [m/s]
\(S\) 表面積 [m2]
\(C_f\) 摩擦抵抗係数 [−]

まとめ

平板の摩擦抵抗は、レイノルズ数に応じて層流・遷移・乱流の3つの実験式から計算できる。

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1985年9月生まれ。大阪出身。息子と娘の2児の父。
東北大学大学院工学研究科 航空宇宙工学専攻 修士課程修了。
学生時代は数値流体力学を用いた航空機の空力設計の研究に従事。
卒業後は航空機製造メーカーにて旅客機の設計を担当。