桜の花の落ちるスピード「秒速5センチメートル」は正しいのか？：流体力学で検証（2/3 ページ）

[小林由美，MONOist]

CFDによる結果

　まずCFDでの計算にあたり、CADで桜の花びらのモデルを作成します。

CADモデル

　次に花びらを囲む空間を作成します。

CFDモデル

　「自由落下計算」という手法を用いて計算すると、花びらが落下する軌跡と姿勢が求まります。

落下する軌跡

落下する状態の動画（スローモーション）

　CFDによる桜の花びらの落下速度の平均は秒速1.8mでした。この計算条件は無風状態ですが、もし秒速1.75mの上昇気流があれば、落下速度は秒速5cmになる計算とのことです。

計算結果

　落下速度をv［m/s］、質量をm［kg］、抵抗係数をCD、空気密度をρ＝1.2kg/m³、面積をS［m²］、重力加速度をg＝9.8m/s²とすると、以下になります。

　重力により落下速度が上昇すると、流体抵抗により減速し、一定値（終端速度）に落ち着きます。この際、dv/dt＝0であるので、終端速度vは以下となります。

　花びらが、幅20mm、長さ30mm、厚さ0.5mmの楕円とすると、面積S＝471mm²、また、花びらの密度を300kg/m³として、抵抗係数CDは円板での値1.2を採用すると、以下になります。