流体力学

質問

理想流体と実在流体の違い。
層流と乱流とは。
定常流と非定常流とは。
流体力学と水力学の違い。

おねがいします。

回答No.1

take_four · ベストアンサー

理想流体というのは流体力学においてニュートンが定義した法則に従う流体の
ことだったと思います。（流体の参考書には最初の方に載っているはずです)
しかし実際の流体には液体金属(水銀)などのように必ずしもこの法則に従う流体
ばかりではありません。(擬塑性、ダイラタンシー、ビンガム流体などと分類
されています)このような流体を含めて実在流体と呼んでいたと思います。
理想気体と実在気体の関係の場合は状態方程式に従うかどうかで決まります。
つまり、物理的な理論則に従うものを「理想」と呼び、そうでないものを含めて
「実在」と呼びます。

層流と乱流の違いはその名の通り、きれいな層状の流れを層流とよび、乱れた
流れを乱流と呼びます。
工学的にはレイノルズが実験した結果に基づきレイノルズ数2000以下の流体、
それ以上は乱流という分け方をしていますが、
実際は層流-->遷移流-->乱流という過程を経ており、実験の仕方によっては
レイノルズ数10000でも層流状態ということが有り得ます。
乱流になると流れの状態を正確に予測することができなくなるため、
確率論の要素を加えないと予測が不可能となります。

定常流と非定常流の違いですが、定常流とは時間的に変化しなくなった流れ、
非定常流は時間的に変化している流れを指します。
通常流れというのはある程度時間が経過すると流れが一定して変化しなくなり
ます。これが定常状態です。非定常流は定常に達するまでのその過程の流れや
どれだけ時間が経っても常に変化しつづける流れのことを指します。
物理的にはNS式の時間項を削除したものを定常方程式と呼びます。
ただ工業的にはカルマン渦などの非定常流のような、一定のリズムを刻んで
変化するものを(周期的には一定とみなし)定常流と呼ぶ場合もあります。
非定常流の中にはウェイク流れなどがあります。

流体力学と水力学の違いは文字通り流体力学は流体全般を扱う学問であり、
水力学は主に水の挙動に特化して扱う学問です。
私のイメージ的には水力学はより実用的な側面を持っており、災害や環境という
面で密接にかかわっているように思います。
（もちろん流体力学も実用的に利用されていますが)

お礼

どうもありがとうございました。
流体力学をかじりだしたので、これからも勉強していきたいと思います。

回答No.2

a-kuma

take_four さんの回答（自信無しにチェックをつけてますが）で、
ほぼ全てなのですが、ちょっとだけ補足。

> 流体力学と水力学の違い

あまり「水力学」という言い方を聞いたことが無いのですが、
「水理学」じゃないですか？

概ね take_four が書かれた通り、いわゆる流体一般と、水の
違いだと思いますが、流体力学ではなく水理学の範囲の例を
いくつか。

・河川での洪水や侵食
・雨が降ったときの下水場への流入量解析
・海の潮位解析（何時に満潮で、水位が何ｍになるか）

お礼

流体力学はまだまだ未知数の学問ですね。
柔らかい頭で勉強したいものです。有難うございました。