流速
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連続体力学において、流速(英: 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は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 speed)q 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
→詳細は「物質微分 § 定常流」を参照
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
→詳細は「非圧縮性流れ」を参照
非圧縮性流れにおいてはの発散 は0であり:
が成り立つ。 ここでは管状ベクトル場。
渦なし流れ
→詳細は「en:Irrotational flow」を参照
渦なし流れにおいてはの回転 は0であり:
が成り立つ。 ここでは非回転的ベクトル場。
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
→詳細は「渦度」を参照
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
→詳細は「速度ポテンシャル」を参照
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を参照)。
計測器
関連項目
脚注
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