流速

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連続体力学において、流速: macroscopic velocity[1][2], flow velocity(流体力学), drift velocity(電磁気学)とは、連続体の運動を数学的に記述するためベクトル場である。流速ベクトルの絶対値flow speedと呼ばれ、スカラー量である。

定義

流体の流速uはベクトル場;

で表され、流体粒子の任意の位置と任意の時間における速度を示す。

流速ベクトルの絶対値(flow speedq はスカラー量であり[3]

で表される。

利用

要約
視点

流体の流速は、流体の運動に関する全ての事象を効果的に表すことが出来る。流体の多くの物理的性質は、流速の観点から数学的に表すことができる。一般的な例を以下に示す:

定常流

が時間と共に変化しなければ、流体の流れは安定しているとされ:

が成り立つ。

非圧縮性流れ

非圧縮性流れにおいては発散 は0であり:

が成り立つ。 ここで管状ベクトル場英語版

渦なし流れ

渦なし流れにおいては回転 は0であり:

が成り立つ。 ここで非回転的ベクトル場英語版

非回転的な単連結空間 における流れは速度ポテンシャル )を用いることにより、ポテンシャル流として表される。渦なしかつ非圧縮性の流れにおいては、速度ポテンシャルのラプラス作用素は0であり: となる。

渦度

流れの渦度は、流速より以下のように定義される。

したがって、非回転流では渦度は0である。

速度ポテンシャル

非回転流れが単連結な流体領域を占める場合、スカラー場が存在し、

が成り立つ。 ここでスカラー場は流れの速度ポテンシャルである(非回転的ベクトル場英語版を参照)。

計測器

関連項目

脚注

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