円柱まわりの流れ 戻る EN · ZH
Fluid Mechanics

円柱まわりの流れ・揚力・抗力計算

ポテンシャル流れ理論による流線可視化。カルマン渦周波数・マグナス効果揚力・経験則抗力をリアルタイム計算。

パラメータ設定
预设
円柱径 D 0.100 m
1 mm 〜 1 m(対数スケール)
流速 U 5.00 m/s
流体
循環 Γ(マグナス効果) 0.00 m²/s
カルマン渦アニメーション
再生コントロール
操作ヒント: キャンバス上の円柱をドラッグして位置を変更できます。再生中は渦アニメーションが進行し、経過時間が表示されます。「保存流线」で現在の流線パターンを最大5枚まで重ねて比較できます。
レイノルズ数 Re
0.20
ストローハル数 St
渦放出周波数 f [Hz]
抗力係数 CD
抗力 FD [N/m]
揚力 L [N/m]

理论公式

ポテンシャル流れ(循環あり)の流線:

$$\psi = U r\!\left(1-\frac{R^2}{r^2}\right)\!\sin\theta - \frac{\Gamma}{2\pi}\ln r$$

クッタ・ジューコフスキー定理(単位長さあたり揚力):

$$L = \rho\, U\, \Gamma$$

カルマン渦放出周波数:

$$f_{vs} = St \cdot \frac{U}{D}, \quad St \approx 0.2 \;(Re = 10^3 \text{〜} 10^5)$$

ダルシー・ワイスバッハ形式の抗力:

$$F_D = \frac{1}{2}\,C_D\,\rho\,U^2\,D$$
CAE应用: 煙突・海洋ライザー管のカルマン渦励振解析 / 風力タービン翼断面の揚抗力初期概算 / CFD(OpenFOAM/Fluent)の検証ケース。ストローハル数はVIV(渦励振)固有振動数一致回避設計に必須。

相关工具

音響定在波シミュレーター
管内・室内の定在波モードと音圧分布をアニメーション表示
混合タンク・撹拌設計
撹拌槽の所要動力・混合時間・翼レイノルズ数を計算
粘度・動粘度計算機(温度依存性)
温度に依存する流体粘度・動粘度をSutherland則やAndrade式で計算
パイプ流れ・Moodyチャート
Colebrook-White反復でf計算