流れとは?どのように可視化するか?ベルヌーイの定理の基礎・応用から、管内流れの説明、諸損失まで学習できます!
第1講 流れの基礎
<趣旨>
流体の物理的性質,流れの可視化法について説明する。
<プログラム>
1.1 流体力学の現在
1.2 流体の種類
1.3 流体力学の歴史
1.4 流体中の圧力と粘性
・圧力の等方性
・アルキメデスの原理
・粘性とせん断応力
1.5 連続体近似
・流体粒子とは?
1.6 流れの可視化とラグランジュ法,オイラー法
・流跡線を求める方法
・流線を求める方法
・流管とは?
・流脈線を求める方法
1.7 層流と乱流
・臨界レイノルズ数
1.8 渦
・自由渦と強制渦
【演習問題】
ーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー
第2講 ベルヌーイの定理と運動量保存則
<趣旨>
エネルギー保存則に対応するベルヌーイの定理と,運動量保存則から導かれる様々な結果を紹介する。
<プログラム>
2.1 流体力学における保存則
2.2 ベルヌーイの定理の導出
2.3 ベルヌーイの定理の応用
・ピトー(静圧)管
・ベンチュリ管
2.4 オイラー方程式の導出と運動量の法則
・運動方程式
・運動量の法則
2.5 衝突噴流の計算と縮流
・2次元垂直衝突噴流
・2次元斜め衝突噴流
・軸対称噴流
・ジェット推進
・縮流
2.6 曲り管路に働く力
・回転管に働く力
2.7 オイラー方程式とベルヌーイの定理,渦度
・ラグランジュ微分とオイラー微分
・渦度の物理的意味
【演習問題】
ーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー
第3講 管内流と外部流
<趣旨>
管内を流れる流れの抵抗則と,円柱のまわりの流れの様子を紹介し,翼が受ける揚力について説明する。
<プログラム>
3.1 直円管内流の層流・乱流遷移・管摩擦係数
・レイノルズの実験
・直円管内流の遷移に関する近年の研究
・ハーゲン・ポアズイユ流
・管摩擦係数公式
・粗面壁とムーディー線図
・ダルシー・ワイスバッハの式
3.2 様々な形状の円管の諸損失
・急拡大管
・緩やかに拡大・縮小する管
・曲がり管
3.3 物体に働く揚力
・複素速度ポテンシャル
・循環
・揚力とクッタ・ジューコフスキーの定理
・マグヌス効果
【演習問題】