解説:H.sin氏(機械部門)
令和4年
Ⅲ-33
xy平面上の二次元圧縮性流れにおいて,流速ベクトルのx方向成分u,y方向成分vがそれぞれ,
u=ax+by v=cx+dy
と表されているとき,渦度がゼロになるための条件として,適切なものはどれか。ただし,a,b,c,dは全て実数の定数とする。
①a=b ②b+c=0 ③ad-bc=0 ④a+d=0 ⑤b=c
解説
[解くために必要な知識]
渦度をξで表す場合
u=--ξy/2
v=ξx/2
で表すことができます。
これを微分すると
∂v/∂x-∂u/∂y=ξ/2-(-ξ/2)=ξ
となります。
では問題を解いていきます。
渦度が0となるため、
∂v/∂x-∂u/∂y=0
∂v/∂x=c
(v=cx+dyをxで偏微分する。)
-∂u/∂y=-b
(u=ax+byをyで偏微分する。)
よって
c-b=0 より b=c
よって回答は⑤となります。
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