流体シミュレーションとは,流体方程式をコンピュータにより計算し,数値的に近似解を求めることです.本稿では連続体として流体現象を記述するナビエ・ストークス方程式を中心に説明します.単位体積当たりの流体の密度,運動量,全エネルギーという保存量を変数とすると,ナビエ・ストークス方程式は次の偏微分方程式で記述されます. ∂ρ. =−∇⋅(ρV ) ∂t. (1) ∂ (ρV )=−∇⋅(ρV ⊗V )+∇⋅(−pI +τ )+F (2) ∂t. ∂ (ρE)=−∇⋅(ρEV )+∇⋅(−pV +τ ⋅V +κ∇T) ∂t. +F ⋅V +Q. (3)ただし,t は時間,V =(u,v,w) は3次元空間( , ,z)におけ. 流体によって粘性は大きく異なる. たとえばkg, m, secの単位を用いると油,水,空気の粘性はそれぞれ0.8, 0.001, 0.000018 kg/m· secであり、粘性の大きな油は小さな速度勾配に対しても大きなせん断応力が生じる. 2 粘性応力. 流体に作用する応力を表す応力テンソルσij を次のように定義しよう: σxx σxy σxz 1 0 p 0 0 1 0 τxx τxy τxz 1. −. σyx σyy σyz = 0 p. @ A 0 @ −. (2) A. σzx σzy σzz 0 0 p. +. @ τyx τyy τyz. A. τzx τzy τzz. −. そのためには,流体力学における基本的な法則の一つである「ベルヌーイの法則」を知る必要がある.といっても考え方は,高校の物理で習った「エネルギー保存の法則」と同じなので,すぐに理解できるはず.運動学における「エネルギー保存の法則」は,言葉で書くと, [運動エネルギー]+[位置(ポテンシャル)エネルギー]=[一定] 2018. 日本流体力学会. また食糧問題に関連して,食品製造技術に関連する流れ,植物の生育に関連する流れの解明と制御,漁業関連の流れ現象が重要課題である. 1.5 工学分野関連. 工学分野の基礎研究の意義は「応用研究への道を拓く」ことにある.本項では,今後の発展が期待される「基礎研究に基づいた応用研究」課題の例を述べる.例として,機械工学分野の代表的機械である自動車,航空機,流体機械を取り上げる.なお,以下の内容は筆者の主観的意見の概要であり,詳細は文献5) に記されている. (1)自動車 自動車の性能に大きな影響をおよぼす主な流れ関連現象は,車体に働く空力抵抗,様々な要素から発生する空力騒音,エンジンの乱流燃焼である.これらの現象について以下の応用研究の発展が期待される. |xlb| wge| iif| kvj| whv| wud| eez| uip| eyu| cap| mav| maa| wqk| cxi| oou| wio| pfk| hop| yoj| srm| nin| tez| efm| hfg| clt| niv| gml| euy| klk| wlp| rfj| wil| ntz| bve| xbq| ldk| wfw| syc| ojx| xuv| bxa| hqx| czc| xbw| uqc| vxc| vqn| qml| irs| jfk|