蜡烛动力涡旋机扭矩的近似计算

本文来自2022年IYPT的赛题,主要探究蜡烛周围流场性质并用数学方法研究纸螺旋转动时的扭矩.蜡烛周围流场性质通过查阅文献得出并由数据验证.流场用COMSOL Multiphysics仿真模拟并用纹影法可视化.又用两种方法推导纸螺旋扭矩的影响因素.积分得到纸螺旋转动惯量的表达式.用实验数据拟合纸螺旋转动的运动曲线并求出角加速度.最终计算扭矩,然后分析其与纸张密度、悬挂高度、纸螺旋层数的定性关系.本文用实验数据还验证了上述方法的合理性.