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技術士一次試験 専門科目 機械部門 R4 Ⅲ-33

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。