東京大学大学院 航空宇宙工学専攻 平成26年の流体力学(午後)についての総評と難易度、解答の指針についてまとめたいと思います。
本問の収録先商品は以下です。
流体力学<https://gakumon-tobira.stores.jp/items/679623a79b4c1904ae5e62aa>
総評
今回の問題は…後半がちょっとしんどかったですね。平板翼周りの衝撃波に関する考察と、語句説明問題、その後、フラップの付いた平板翼に関する考察をさせる…という流れになっています。
前半の考察が後半の問題のヒントになっていると思われます。後半については計算量もそこそこ多く、解答の見通しも立てづらいので、第3問あたりから正答率にばらつきが出たのではないかなと推測しています。
難易度★★★★☆
全体としては標準からやや難くらいの難易度ではないかなと考えています。前半の問題をいかに早く処理して、第4問、第5問の考察に時間をかけられるかがカギになる気がしました。
平板翼にフラップがついた翼の考察をする必要があるのですが、学習に適した参考書が見つけづらいということもあり、本問の後半で点を落とした受験生も多かったのではないかなと推測しています。
以上より、本問の難易度としては難しめの★4つとしました。
解答の指針
第1問
平板翼周りの衝撃波と膨張波の図示問題です。これは主要な参考書を開けば大体どこでも載っているので描けるはずでしょう。
描けなかった方は演習不足の可能性が高いので、今一度参考書を読み返すとよいと思います。
第2問
与式(1)で与えられている式を使うというヒントが与えられています。平板翼にかかる抵抗を求める必要がありますが、これは平成25年の午後の流体力学の問題と同じような考え方が適用できます。
まずは図を描いて状況を整理するとよいでしょう。与式(1)を考慮すると圧力係数が出せそうですね。
まずはこれをヒントに考えてみてください。
第3問
空力中心の語句説明と位置の導出に関する問題です。語句説明の方は参考書に載っている定義を復習するとよいでしょう。
位置の導出については。第2問の結果と語句説明で記述した定義に基づいて導出するとよいでしょう。
第4問
フラップがついた翼の空力中心位置の導出に関する問題です。これはきついですね…。第3問で平板翼に関する空力中心位置は導出したので、これをうまく使う必要があると推測できます。
第3問との違いは平板翼の後ろにフラップがついています。なので、フラップと主翼をそれぞれ別々に考えて重ね合わせると答えが出てきそうですね…。
第5問
斜め衝撃波に関する問題です。まずは斜め衝撃波の図を図3に従って自身で描き、状況を整理しましょう。
過去の東大の問題で出題された斜め衝撃波等同様、衝撃波前後の流体の速度を幾何学的な関係を利用して整理していきましょう。
後はこの式をベータについて整理していけば答えが出ます。途中βとμの関係を整理するところが解答のポイントになります。考えてみてください。
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