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自作の風洞実験装置でCd値を求める実験をしました。結果Cd.=0.01という値がで...

air********さん

2013/8/2510:52:52

自作の風洞実験装置でCd値を求める実験をしました。結果Cd.=0.01という値がでました。
自動車などのCd値は0.25-0.5付近となっていますが、実験の値はおかしいでしょうか?

計算の根拠の値である
風洞実験での計測データは次の通りです
相対速度(風速)=44Km/h
抵抗値=0.05Kg
試験片断面積=50cm2(0.005m2)(7.1cmx7.1cmの正方形の平板)
空気密度=1.0としました
サンプルが小さいとCd値も小さくなるのですしょうか?
よろしくご教示いただきたくお願い申し上げます。

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fri********さん

2013/8/2512:30:21

単位を揃えなければいけません。
通常はSIのMKS単位に合わせるのが良いでしょう。

風速:V=44km/h=12.2m/s
抗力:D=0.05kg=0.49N
面積:S=0.005m^2
空気密度:ρ=1.205km/m^3(20℃)
Cd=2D/(ρSV^2)=2×0.49/(1.205×0.005×12.2^2)=1.09
平板ならこんなものだと思います。

レイノルズ数は、
空気の動粘度:μ=1.512×10^-5m^2/s(20℃)
Re=ρVL/μ=1.225×12.2×0.071/(1.512×10^-5)=70000

この場合の抗力係数は一般に1.12とされているので、
手作りの実験としては大成功だと思います。

質問した人からのコメント

2013/8/25 14:28:24

降参 計測抵抗値の単位揃えが重要ポイントでした、他の抵抗値KgをNに換算して再計算しましたら良い結果が得られました。助かりました。まことにありがとうございました

ベストアンサー以外の回答

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chi********さん

2013/8/2512:11:09

R = (1/2)ρ V^2 S Cd
(文字はふつうの意味)を使うと
Cd = 2 R / (ρ V^2 S).

ここに数値を代入するのですが,質問文にある抵抗値の単位は kg ですか? N あるいは kgf(kg重) なのではありませんか?

それが N であるとすると,
Cd = 2・0.05 / {1.0・(44×10^3/3600)^2・0.0050}
= 0.1 / 0.745
= 0.13.

kgf であるとすると,上の値に重力加速度の大きさ 9.8 [m/s^2]が掛けられて
Cd = 0.98 / 0.745 = 1.3.

空気密度が 1.2 kg/m^3 である場合には,上の値は 1/1.2 倍になって,それぞれ 0.11, 1.1 です.

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