【流体力学のミステリー】沈む茶葉の運命

冷水が入ったビーカーに茶葉を落とします。水分が浸透するにつれて、茶葉はビーカーの底へ沈み始めます。これは、茶葉が水よりも重いことを意味します。大部分の茶葉が底に沈んだ後に、ビーカー内の水を時計回りか、もしくは反時計回りに攪拌します。この時、ビーカーの底にあった茶葉はどこに集まるのでしょうか。ビーカーの側面付近でしょうか、あるいは中心付近でしょうか。

このシンプルな流れを実際に試してみると、茶葉はビーカーの中央に向かって移動することがわかります。遠心作用により、茶葉がビーカー表面に広がらないのはなぜでしょうか。

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この”ミステリー”の答えは、PDFでご覧いただけます。

Mysteries of Engineering Fluid Mechanics (PDF; 英語)

英語の資料ですが、理論的背景も含め数式とともに説明されていますので、ご興味のある方は是非ご覧ください。

Streamline

また、ANSYS製品をお持ちの方は、計算ファイルと結果ファイルを下記ページからダウンロードいただき、実際に確認していただけます。
https://ansys.jp/solutions/fluid/fate-tea-leaves.html

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