技術士一次試験・選択問題の解答例を公開！解答の考え方やポイントも解説。
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正答
④ 2.4 kHz
解き方のポイント
流速が直接与えられていないのがこの問題の仕掛けです。レイノルズ数から逆算する、という一手間が必要になります。
まずレイノルズ数の定義 Re＝Ud／ν を流速について解きます。
U＝Re・ν／d＝(2.00×10⁴)×(1.50×10⁻⁵)／0.005＝0.3／0.005＝60 m/s
次にストローハル数の定義 St＝fD／U を周波数について解きます。
f＝St×U／D＝0.2×60／0.005＝2400 Hz＝2.4 kHz
ストローハル数はカルマン渦が放出される周波数を表す無次元数です。円柱まわりでは広いレイノルズ数域でSt≒0.2でほぼ一定になる、という性質があります。
実務では電線の風切り音や、煙突・橋梁の渦励振がこの現象です。放出周波数が構造物の固有振動数と一致すると共振して破壊に至るため、機械設計でも重要な計算になります。
この問題で問われている知識
ストローハル数St／カルマン渦／レイノルズ数Re／渦励振／無次元数
