流体力学

連続体力学
	;
法則
	質量保存の法則; 運動量保存の法則; エネルギー保存の法則; クラウジウス–デュエムの不等式
固体力学
	固体 · 変形 · 弾性 · 弾性波 · 弾塑性 · 塑性 · フックの法則 · 応力 · ひずみ · 有限変形理論 · レオロジー · 粘弾性 · 超弾性
流体力学
	流体 · 流体静力学; 流体動力学 · 粘度 · ニュートン流体; 非ニュートン流体; 表面張力
科学者
	ニュートン · ストークス · ナビエ · コーシー · フック · ベルヌーイ
	表; 話; 編; 歴;

物理学 > 力学 > 連続体力学 > 流体力学

流体力学（りゅうたいりきがく、英: fluid dynamics / fluid mechanics）とは、流体の静止状態や運動状態での性質、また流体中での物体の運動を研究する、力学の一分野^[1]。

概説[編集]

「流体」も参照

力学の一分野であり、連続体力学の一部と見なされる^[2]。

下位分類としては、大きく分けると、静止状態を扱う流体静力学（fluid statics）と、運動状態を扱う流体動力学 (fluid dynamics^[3]) に分かれる。（ただし、日本では両者をはっきり区別していない人もいる。）工学分野では、水を対象とする水力学（水理学^[4]^[5]）や空気を対象とする空気力学^[6]^[7]^[8]^[9]という分野に分けて扱われることがある。

また、流体力学では電気的に中性で電離していない流体のみを扱い、一部ないし全部が電離した流体はプラズマ物理学^[10]^[11]や磁気流体力学で扱われる。ただし、磁場がない場合のレイリー・テイラー不安定性など、本質的に流体と変わりない部分も存在する。

流体力学の歴史と貢献者[編集]

流体静力学のほうは古くから発展した歴史があり、古代ギリシャのアルキメデスがアルキメデスの原理を発見。ブレーズ・パスカルが1653年にパスカルの原理を発見。ボイルらが同じく17世紀後半にボイルの法則（ボイル・マリオットの法則）を見いだした。^[12]

流体動力学は、静力学より後に登場している。こちらはアイザック・ニュートンの『自然哲学の数学的諸原理』の刊行後に徐々に広まったニュートン力学を流体に適用してその運動を論じるという形で興った分野であり、18世紀の段階ではベルヌーイ、オイラー、ラグランジュらによって、まずは粘性の無い流体（＝完全流体）の運動が研究された。完全流体よりも複雑で理解が難しい粘性流体については、19世紀にアンリ・ナビエ、ジョージ・ガブリエル・ストークスらによって研究が行われた（ナビエ・ストークス方程式^[13]^[14]^[15]^[16]）。さらに複雑な乱流についてはオズボーン・レイノルズによって19世紀末に研究が進んだ。 ^[12]

流体力学の用語・概念[編集]

応用[編集]

応用分野[編集]

工学
- 機械工学
- 船舶工学
- 航空工学
- 宇宙工学
- 化学工学
- 水理学
- 河川工学
- 海岸工学
- 応用力学
- 環境工学
- 建築環境工学
- 流体素子
- マイクロ流体力学
- 医用工学
理学
- プラズマ物理学
- 地球流体力学
- 天文学（宇宙流体力学）
  - 降着円盤
  - 恒星の内部構造
- 生物流体力学

脚注[編集]

[脚注の使い方]

^ 大辞泉「流体力学」
^ 巽 2021, p. 1-2.
^ Batchelor, C. K., & Batchelor, G. K. (2000). An introduction to fluid dynamics. Cambridge University Press.
^ Abbott, M. B., & Minns, A. W. (2017). Computational hydraulics. Routledge.
^ Bear, J. (2012). Hydraulics of groundwater. Courier Corporation.
^ Bertin, J. J., & Smith, M. L. (1998). Aerodynamics for engineers (Vol. 5). Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall.
^ Anderson Jr, J. D. (2010). Fundamentals of aerodynamics. Tata McGraw-Hill Education.
^ Houghton, E. L., & Carpenter, P. W. (2003). Aerodynamics for engineering students. Elsevier.
^ Milne-Thomson, L. M. (1973). Theoretical aerodynamics. Courier Corporation.
^ Goldston, R. J., & Rutherford, P. H. (1995). Introduction to plasma physics. CRC Press.
^ Fridman, A., & Kennedy, L. A. (2004). Plasma physics and engineering. CRC Press.
^ ^a ^b 『ブリタニカ国際百科事典』
^ Constantin, P., & Foias, C. (1988). Navier-stokes equations. University of Chicago Press.
^ Temam, R. (2001). Navier-Stokes equations: theory and numerical analysis (Vol. 343). American Mathematical Society.
^ Foias, C., Manley, O., Rosa, R., & Temam, R. (2001). Navier-Stokes equations and turbulence (Vol. 83). Cambridge University Press.
^ Girault, V., & Raviart, P. A. (2012). Finite element methods for Navier-Stokes equations: theory and algorithms (Vol. 5). Springer Science & Business Media.
^ 矢川元基. (2001). パソコンで見る流れの科学: 数値流体力学入門. 講談社.
^ Anderson, J. D., & Wendt, J. (1995). Computational fluid dynamics (Vol. 206). New York: McGraw-Hill.
^ Chung, T. J. (2010). Computational fluid dynamics. Cambridge University Press.
^ Blazek, J. (2015). Computational fluid dynamics: principles and applications. Butterworth-Heinemann.
^ Wesseling, P. (2009). Principles of computational fluid dynamics (Vol. 29). Springer Science & Business Media.

参考文献[編集]

和書[編集]

日本機械学会『流体力学』日本機械学会〈JSMEテキストシリーズ〉、2005年4月1日。ISBN 978-4-88898-333-4。
西海孝夫, 一柳隆義『演習で学ぶ「流体の力学」入門』秀和システム、2013年9月27日。ISBN 978-4798039503。
日野幹雄『流体力学』朝倉書店、1992年12月1日。ISBN 978-4-254-20066-9。
巽友正『連続体の力学』岩波書店〈岩波基礎物理シリーズ新装版〉、2021年11月12日。ISBN 978-4000299046。
松尾一泰『圧縮性流体力学―内部流れの理論と解析』オーム社、2013年12月1日。ISBN 978-4274069697。

洋書[編集]

Falkovich, Gregory (2011), Fluid Mechanics (A short course for physicists), Cambridge University Press, ISBN 978-1-107-00575-4
Kundu, Pijush K.; Cohen, Ira M. (2008), Fluid Mechanics (4th revised ed.), Academic Press, ISBN 978-0-12-373735-9
Currie, I. G. (1974), Fundamental Mechanics of Fluids, en:McGraw-Hill, Inc., ISBN 0-07-015000-1
Massey, B.; Ward-Smith, J. (2005), Mechanics of Fluids (8th ed.), Taylor & Francis, ISBN 978-0-415-36206-1
White, Frank M. (2003), Fluid Mechanics, McGraw–Hill, ISBN 0-07-240217-2
Nazarenko, Sergey (2014), Fluid Dynamics via Examples and Solutions, CRC Press (Taylor & Francis group), ISBN 978-1-43-988882-7

外部リンク[編集]

「流体力学」 - 機械工学事典（日本機械学会）
日本流体力学会
可視化情報学会
流体力学の基礎知識コース - 研究人材のためのe-learning（科学技術振興機構）

[1] 大辞泉「流体力学」

[FOOTNOTE巽20211-2-2] 巽 2021, p. 1-2.

[3] Batchelor, C. K., & Batchelor, G. K. (2000). An introduction to fluid dynamics. Cambridge University Press.

[4] Abbott, M. B., & Minns, A. W. (2017). Computational hydraulics. Routledge.

[5] Bear, J. (2012). Hydraulics of groundwater. Courier Corporation.

[6] Bertin, J. J., & Smith, M. L. (1998). Aerodynamics for engineers (Vol. 5). Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall.

[7] Anderson Jr, J. D. (2010). Fundamentals of aerodynamics. Tata McGraw-Hill Education.

[8] Houghton, E. L., & Carpenter, P. W. (2003). Aerodynamics for engineering students. Elsevier.

[9] Milne-Thomson, L. M. (1973). Theoretical aerodynamics. Courier Corporation.

[10] Goldston, R. J., & Rutherford, P. H. (1995). Introduction to plasma physics. CRC Press.

[11] Fridman, A., & Kennedy, L. A. (2004). Plasma physics and engineering. CRC Press.

[名前なし-1-12] 『ブリタニカ国際百科事典』

[13] Constantin, P., & Foias, C. (1988). Navier-stokes equations. University of Chicago Press.

[14] Temam, R. (2001). Navier-Stokes equations: theory and numerical analysis (Vol. 343). American Mathematical Society.

[15] Foias, C., Manley, O., Rosa, R., & Temam, R. (2001). Navier-Stokes equations and turbulence (Vol. 83). Cambridge University Press.

[16] Girault, V., & Raviart, P. A. (2012). Finite element methods for Navier-Stokes equations: theory and algorithms (Vol. 5). Springer Science & Business Media.

[17] 矢川元基. (2001). パソコンで見る流れの科学: 数値流体力学入門. 講談社.

[18] Anderson, J. D., & Wendt, J. (1995). Computational fluid dynamics (Vol. 206). New York: McGraw-Hill.

[19] Chung, T. J. (2010). Computational fluid dynamics. Cambridge University Press.

[20] Blazek, J. (2015). Computational fluid dynamics: principles and applications. Butterworth-Heinemann.

[21] Wesseling, P. (2009). Principles of computational fluid dynamics (Vol. 29). Springer Science & Business Media.

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