流体力学
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流体力学（りゅうたいりきがく、英: fluid dynamics / fluid mechanics）とは、流体の静止状態や運動状態での性質、また流体中での物体の運動を研究する、力学の一分野[1]。
概説
下位分類としては、大きく分けると、静止状態を扱う流体静力学（fluid statics）と、運動状態を扱う流体動力学 (fluid dynamics[3]) に分かれる。（ただし、日本では両者をはっきり区別していない人もいる。）工学分野では、水を対象とする水力学（水理学[4][5]）や空気を対象とする空気力学[6][7][8][9]という分野に分けて扱われることがある。
また、流体力学では電気的に中性で電離していない流体のみを扱い、一部ないし全部が電離した流体はプラズマ物理学[10][11]や磁気流体力学で扱われる。ただし、磁場がない場合のレイリー・テイラー不安定性など、本質的に流体と変わりない部分も存在する。
流体力学の歴史と貢献者
流体静力学のほうは古くから発展した歴史があり、古代ギリシャのアルキメデスがアルキメデスの原理を発見。ブレーズ・パスカルが1653年にパスカルの原理を発見。ボイルらが同じく17世紀後半にボイルの法則（ボイル・マリオットの法則）を見いだした。[12]
流体動力学は、静力学より後に登場している。こちらはアイザック・ニュートンの『自然哲学の数学的諸原理』の刊行後に徐々に広まったニュートン力学を流体に適用してその運動を論じるという形で興った分野であり、18世紀の段階ではベルヌーイ、オイラー、ラグランジュらによって、まずは粘性の無い流体（＝完全流体）の運動が研究された。完全流体よりも複雑で理解が難しい粘性流体については、19世紀にアンリ・ナビエ、ジョージ・ガブリエル・ストークスらによって研究が行われた（ナビエ・ストークス方程式[13][14][15][16]）。さらに複雑な乱流についてはオズボーン・レイノルズによって19世紀末に研究が進んだ。 [12]
関連分野
流体力学の用語・概念
- 流体
- パスカルの原理
- 圧力
- 圧力勾配
- 静水圧平衡
- 浮力
- 粘度
- ニュートン流体
- レイノルズ数
- 流線
- 定常流
- 移流
- 対流
- 渦
- 渦度
- 渦なしの流れ
- 循環 (流体力学)
- ケルビンの渦定理
- ヘリシティー (流体)
- 湧き出し
- 非圧縮性
- 非圧縮性流体
- 圧縮性流体
- バロトロピック流体
- 流体粒子
- 物質微分
- 流束
- 連続の式
- オイラー方程式 (流体力学)
- ナビエ-ストークスの式
- ベルヌーイの定理
- 流線曲率の定理
- クッタ・ジュコーフスキーの定理
- クッタ条件
- コアンダ効果
- マグヌス効果
- 揚力
- ダランベールのパラドックス
- ケルビン・ヘルムホルツ不安定性
- レイリー・テイラー不安定性
- ハーゲン・ポアズイユ流れ
- 境界層
- 層流
- 乱流
- 重力波 (流体力学)
- 表面張力波
応用
応用分野
脚注
- ^ 大辞泉「流体力学」
- ^ 巽 2021, p. 1-2.
- ^ Batchelor, C. K., & Batchelor, G. K. (2000). An introduction to fluid dynamics. Cambridge University Press.
- ^ Abbott, M. B., & Minns, A. W. (2017). Computational hydraulics. Routledge.
- ^ Bear, J. (2012). Hydraulics of groundwater. Courier Corporation.
- ^ Bertin, J. J., & Smith, M. L. (1998). Aerodynamics for engineers (Vol. 5). Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall.
- ^ Anderson Jr, J. D. (2010). Fundamentals of aerodynamics. Tata McGraw-Hill Education.
- ^ Houghton, E. L., & Carpenter, P. W. (2003). Aerodynamics for engineering students. Elsevier.
- ^ Milne-Thomson, L. M. (1973). Theoretical aerodynamics. Courier Corporation.
- ^ Goldston, R. J., & Rutherford, P. H. (1995). Introduction to plasma physics. CRC Press.
- ^ Fridman, A., & Kennedy, L. A. (2004). Plasma physics and engineering. CRC Press.
- ^ a b 『ブリタニカ国際百科事典』
- ^ Constantin, P., & Foias, C. (1988). Navier-stokes equations. University of Chicago Press.
- ^ Temam, R. (2001). Navier-Stokes equations: theory and numerical analysis (Vol. 343). American Mathematical Society.
- ^ Foias, C., Manley, O., Rosa, R., & Temam, R. (2001). Navier-Stokes equations and turbulence (Vol. 83). Cambridge University Press.
- ^ Girault, V., & Raviart, P. A. (2012). Finite element methods for Navier-Stokes equations: theory and algorithms (Vol. 5). Springer Science & Business Media.
- ^ 矢川元基. (2001). パソコンで見る流れの科学: 数値流体力学入門. 講談社.
- ^ Anderson, J. D., & Wendt, J. (1995). Computational fluid dynamics (Vol. 206). New York: McGraw-Hill.
- ^ Chung, T. J. (2010). Computational fluid dynamics. Cambridge University Press.
- ^ Blazek, J. (2015). Computational fluid dynamics: principles and applications. Butterworth-Heinemann.
- ^ Wesseling, P. (2009). Principles of computational fluid dynamics (Vol. 29). Springer Science & Business Media.
参考文献
和書
- 日本機械学会『流体力学』日本機械学会〈JSMEテキストシリーズ〉、2005年4月1日。ISBN 978-4-88898-333-4。
- 西海 孝夫, 一柳 隆義『演習で学ぶ「流体の力学」入門』秀和システム、2013年9月27日。ISBN 978-4798039503。
- 日野 幹雄『流体力学』朝倉書店、1992年12月1日。ISBN 978-4-254-20066-9。
- 巽 友正『連続体の力学』岩波書店〈岩波基礎物理シリーズ 新装版〉、2021年11月12日。ISBN 978-4000299046。
- 松尾 一泰『圧縮性流体力学―内部流れの理論と解析』オーム社、2013年12月1日。ISBN 978-4274069697。
洋書
- Falkovich, Gregory (2011), Fluid Mechanics (A short course for physicists), Cambridge University Press, ISBN 978-1-107-00575-4
- Kundu, Pijush K.; Cohen, Ira M. (2008), Fluid Mechanics (4th revised ed.), Academic Press, ISBN 978-0-12-373735-9
- Currie, I. G. (1974), Fundamental Mechanics of Fluids, en:McGraw-Hill, Inc., ISBN 0-07-015000-1
- Massey, B.; Ward-Smith, J. (2005), Mechanics of Fluids (8th ed.), Taylor & Francis, ISBN 978-0-415-36206-1
- White, Frank M. (2003), Fluid Mechanics, McGraw–Hill, ISBN 0-07-240217-2
- Nazarenko, Sergey (2014), Fluid Dynamics via Examples and Solutions, CRC Press (Taylor & Francis group), ISBN 978-1-43-988882-7
外部リンク
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流体動力学
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2021/01/19 04:55 UTC 版)
液体、気体、または平衡にある気体と液体をカラムに供給することができる。カラム内部では常に2つの相が存在する。1つは気相、1つは液相である。液相は重力によってカラムを下方に流れるのに対して、気相は上方に流れる。これらの2つの相は段の面に拡がる穴、バルブ、またはバブルキャップと対応して接触する。気体はこれらの装置を通してより高い段に移動するのに対して、液体は降水管を通ってより下の段に移動する。 液体はカラムの底部で集められ、再沸器（英語版）によって蒸発するのに対して、気体はカラムの最上部で集められ、復水器によって液化する。上部および底部で産生される液体および気体は一般に再循環される。 最も単純な場合、1つの供給流と2つの生成物流だけが存在する。分留塔の場合は、多くの生成物流が存在する。
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