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絵とき「流体力学」基礎のきそ

定価(税込)  2,310円

著者
サイズ A5判
ページ数 208頁
ISBNコード 978-4-526-06041-0
コード C3053
発行月 2008年05月
ジャンル 機械

内容

流体力学で使われる様々な手法や、そこで使われる言葉の意味をわかりやすく教える入門書。一般的に教科書に書いてある水理学からの流体力学(液体の流体力学)だけではなく、情報が不足している気流体(気体の流体力学)や一部熱流体についても触れていく。

目次

目 次



はじめに



第1章 流体の性質

1―1 流体力学の発展

1―2 流体の特性



第2章 流体に作用する力

2―1 流体の動力学

2―2 粘性による力

2―3 流れのしくみ

2―4 力の発生

2―5 流れの保存則



第3章 水のエネルギー変換

3―1 エネルギーの変換

3―2 ベルヌーイの定理の応用

3―3 定常流れの力学

3―4 管路の流れ



第4章 流れの運動力学

4―1 流れの加速度

4―2 流れの運動方程式

4―3 非粘性流体の運動方程式

4―4 粘性流体の運動方程式

コラム

コラム



第5章 層流と乱流

5―1 層流から乱流へ

5―2 円管内の圧力損失

5―3 乱流による摩擦損失

5―4 摩擦抵抗と圧力抵抗

5―5 球体に作用する抵抗

コラム



第6章 渦と循環

6―1 渦の発生

6―2 強制渦と自由渦

6―3 循環流れ

コラム

コラム

コラム



第7章 境界層の形成

7―1 境界層の概念

7―2 境界層方程式

7―3 乱流境界層の生成

7―4 境界層の遷移

コラム



第8章 亜音速と超音速

8―1 気体の熱力学

8―2 音の伝播

8―3 亜音速流れと超音速流れ

8―4 ラバールノズルの流れ



第9章 衝撃波

9―1 流れの不連続性と衝撃波の発生

9―2 垂直衝撃波

9―3 斜め衝撃波

9―4 角を曲がる超音速流れ

9―5 超音速流れの抗力と揚力



英用語対比表

参考文献

資料提供

索 引

はじめに

はじめに

水と空気は人類が生存するために不可欠な流体であり、地球が他の惑星と本質的に違うのは水と空気が存在していることにある。地球の表面を形成している大気は窒素と酸素を主成分とする気体で構成され、大洋は水を主成分とする液体で構成されている。これらの気体と液体は流動することによって地球の環境を創り出している。人類は大気と海洋を利用した近代科学としての流体力学を構築して、物質移動の効率的な手段としての船舶と飛行機などを登場させた。流体力学は自然界の流れの観察から経験的な科学として発展してきたが、ニュートン力学を基本とした数学的な記述が組み込まれることによってより広範囲な展開が可能となってきた。近年のコンピュータの発達による高速演算化と、大記憶容量化によって数値計算流体力学(computational fluid dynamics:CFD)が一般化されるようになり、流れの現象をより正確に予測できるようになってきた。その代表が天気予報でもあり、テレビの画面で動画として表示されている。

流れ学に関する専門書は数多く出版されており、工学の基本的な学問の一分野として、機械系のエンジニアを目指す学生には不可欠な教科とされている。本書においては、これらの専門書を補完する目的で実学の観点より記述している。すなわち、流れの現象を対比しながら必要とされる流れ学の基本法則をできるだけ簡略化して理解できるようにつとめた。特に、今までの流体に関する書籍では、旧来からの理想流体を理論的な扱いでポテンシャル流れを複素関数を用いた解析に多くの頁を割いていたが、現在では計算機の発達により現実的な流体の流れを計算できるようになったことから、ポテンシャル流れは歴史的かつ数学的興味からだけの意味を有しているだけになっている。

したがって、本書においては、現実的な流体の力学の特性を示すために、理想流体については概要を紹介するだけに留め、粘性によって発生する境界層の構造と、それによって生成される抗力と揚力についてできるだけ平易に解説してある。また、身近な水の流れを取り扱う水力学はベルヌーイの定理をもとにして発達してきた学問でもあり、本書においても流体の基本が理解できるものとして記載した。さらに、空気力学は水にはない圧縮性を有しているために現象が複雑ではあるが、衝撃波の現象とそれに伴う流れの変化についての本質を理解できるように説明してある。



2008年4月

久保田浪之介

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