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。

A 回答 (2件)

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)
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この回答へのお礼

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。

お礼日時:2001/04/24 14:46

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)
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この回答へのお礼

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。

お礼日時:2001/04/24 14:50

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Q非定常流で層流な流れはありますか?

血管内の流れについて勉強しています。

定常流と非定常流,層流と乱流の違い(定義)は分かるのですが,
実際の流れにおいて非定常流で層流な流れというのはあるのでしょうか?

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

> 実際の流れにおいて非定常流で層流な流れというのはあるのでしょうか

抹消部を除けば血流は非定常流ですね。しかも血管内を流れるので内部流れになります。流体関係のテキストに書いてあるように、内部流れの場合、レイノルズ数 Re [1] が概略2300未満なら層流というのが一般的な定義です。同じ流速でも、流路が狭いほど、流体の動粘性係数が高いほど乱流になりにくくなります。速度が変化している非定常流でも、最大 Re が2300未満であれば層流となります。

血液の場合赤血球などが入っているのでニュートン流体として扱っていいのか分かりませんが、ヒトの血管内のレイノルズ数が資料 [2] に出ています(2つの表で値が違いますが)。ほとんどの血管内の流れは層流と考えていいと思います。

> 層流と乱流の違い(定義)は分かるのですが

Reで定義するのも1つですが、内部流れの層流の場合、管摩擦係数が Re に反比例して変化する(Re の増加とともに摩擦係数が減少)のに対して、乱流になると、摩擦係数が上昇し始め、Re に対してあまり変化しなくなるので、その境界で定義することもできます。実際には流体が一斉に乱流に変わるわけではないので境界ははっきりしませんが。

[1] http://conductor.cool.ne.jp/neturyutai/number/reynolds.html
[2] 血流のレイノルズ数(13-2表、表8.1) http://homepage3.nifty.com/tsuru-y/newpage72.html

> 実際の流れにおいて非定常流で層流な流れというのはあるのでしょうか

抹消部を除けば血流は非定常流ですね。しかも血管内を流れるので内部流れになります。流体関係のテキストに書いてあるように、内部流れの場合、レイノルズ数 Re [1] が概略2300未満なら層流というのが一般的な定義です。同じ流速でも、流路が狭いほど、流体の動粘性係数が高いほど乱流になりにくくなります。速度が変化している非定常流でも、最大 Re が2300未満であれば層流となります。

血液の場合赤血球などが入っているのでニュー...続きを読む

Q流体力学(水力学)の勉強法

現在、工学部機械工学科の1年生です。
タイトルのとおりの勉強しようと考えています。
その方法についてアドバイスいただけないでしょうか。
テキストとしましては、
大学の講義で使用する「現代水力学(笠原英司著) オーム社」を使います。
その上で、何か適当な「演習書」を使おうと思っているのですが・・・
いい本が見当たりません。
条件としましては、
1・・・基礎的なことについても練習問題が設定されていること
    (基礎の徹底理解に重点があるといいのですが・・・)
2・・・問題の解答・解説が非常に丁寧であること
3・・・問題数が多すぎないこと
の3つです。
これらに、沿うような「演習書」をご存知の方がいらっしゃいましたら
アドバイスいただけないでしょうか。
よろしくお願いしますm(_ _)m。

Aベストアンサー

原田幸夫著「基礎流体力学・水力学演習」槇書店は演習問題の量も多く解説・回答も大変親切に書かれていますので推奨の一冊です。一度本屋でご覧になられればいいでしょう。参考URLはAMAZONです。

参考URL:http://www.amazon.co.jp/exec/obidos/search-handle-form/249-3272844-6910753

Q流体力学に関して質問です。流体力学に関して勉強を始めた者です。

流体力学に関して質問です。流体力学に関して勉強を始めた者です。

非粘性流体の非定常流に対するエネルギー方程式(エネルギー保存則)を書け。
流線に沿って座標s軸を取るものとする。その他の物理量は各自定義せよ。

という問題です。

解ける方はおられるでしょうか??
参考にさせていただきたいと思いますのでよろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

なにやらテスト対策のようです。
答えは、ナビエ=ストークス方程式を中間積分したものになるでしょう。


しかし、問題は正しいですか? 初学者相手の問題とは思えません。最初は、非粘性・定常流・非圧縮・渦なしを扱います。問題の意図としては、ベルヌーイの定理が理解できているか、となるんでしょうけど。。。

Q層流と乱流についての見解

空気を直径1mmの管に流したら、流速が5m/sと結構早くても層流になります。
でも水の場合は確か乱流になったような・・・
層流、乱流はレイノルズ数で分かりますよね。
(管径×流速×密度)/粘度=Reですけど、そもそもレイノルズ数とは慣性/粘性ですよね?
となると空気の場合は管径が大きくなると乱流になる・・・つまり慣性力が大きくなるでいいのでしょうか?
そもそもなぜ管径が小さくなると層流になるのか?
うまく解釈できません。
動粘度という値を使えば何か分かりそうなんですが、動粘度ってどういう定義なのか分かりません。
この分野の専門の方に見解を頂きたいのですが・・

考えてみると、空気は粘性が低いから流速が早くても層流?水は?粘性が高いから・・・あれ?逆ですね・・水の場合は管径が小さいと余計層流になる?
考え方自体が間違っているような気がします。
助けてください。

Aベストアンサー

>動粘度が大きいと粘性力も大きいことになるのですか?

動粘度が大きいことと、粘性力が大きいことは、等価と考えて差し支えないかと思います。

>ということは空気は3mmの円管を5m/sで流れても層流ということは、慣性力が質量が小さいため低い上、動粘度が高いということになるのでしょうか?
>動粘度の比較ができればなんとかなりそうですね。

おっしゃるとおりRe数でいくと、
慣性力が同じであれば粘度の違いで層流か乱流かが決まりますね。

水の方が粘度が高いです。(μが大→νが大)
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%B2%98%E6%80%A7
が、もちろん空気の方が密度は低いです(ρが小→νが大)
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%AF%86%E5%BA%A6
この二つの兼ね合いにより動粘度が決まってきます。
(これらの値は温度にも依存します)

QU字管を抜けた後の乱流を出来る限り層流にする方法

 今晩は,いつも勉強させていただいております.
質問させていただきます.どうぞよろしくお願いいたします.

 内管直径3[mm]と2[mm]の平行管をゆるやかにつないだ流路の
実験装置を作成いたしましたが、徐々に狭くなるU字管を抜けたところで
どうしても乱流になってしまい困っております。
 これを流量一定、流体を変えない条件で、少しでもいいので層流に
近づけたいのですが、何かよい方法はないものでございましょうか?
 検索などいたしておりますと、途中で一度細くすると整流できる
ようなのですが...どうもうまくいきませんorz

 3[mm]→2[mm]の平行管をつなぐことが出来れば、途中の形状(径も)は自由なので何か方法があればと思っている次第でございますが..
 もしお詳しい方がいらっしゃいましたら、アドバイスいただきたくお願い申し上げます。

Aベストアンサー

U字部の曲率半径を大きくする、径の変化を緩やかにする
という目的で、今のU字部より大きな径のずっと長い管
で大きな円を描いて繋げるのはだめですか?
いちおう臨界Re∝管径/曲率半径と教科書にはあります。


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