流体力学

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表 話 編 歴

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

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

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]

関連分野

• 連続体力学
• 流体静力学
• レオロジー
• 磁気流体力学
• 数値流体力学^{[17][18][19][20][21]}

流体力学の用語・概念

応用

応用分野

脚注

参考文献

和書

• 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

• Falkovich, Gregory (2011), Fluid Mechanics (A short course for physicists), Cambridge University Press, ISBN 978-1-107-00575-4, http://www.weizmann.ac.il/complex/falkovich/sites/weizmann.ac.il.complex.falkovich/files/FluidShort.pdf 
• 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

• 「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）