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基礎機械工学シリーズ 4 流れの力学
内容紹介
演習問題やティータイムを豊富に挿入し,またオリジナルの図を多用してやさしく,わかりやすく解説。セメスター制に対応した新時代のコンパクトな教科書。〔内容〕流体の挙動/完全流体力学/粘性流体力学/圧縮性流体力学/数値流体力学
編集部から
目次
1. 流体の挙動
1.1 流体の性質
流体とは/流体粒子の変形/応力と変形速度の関係/流体力学の分類
1.2 流体力学の基礎
系と検査体積/流体の運動を表す方法/質量の保存則(連続の式)/
運動量の保存則(運動方程式)/エネルギー保存則(エネルギーの式)/
状態方程式
1.3 演習問題
2. 完全流体力学
2.1 非粘性流れの基礎方程式
2.2 流れ関数と速度ポテンシャル
2.3 複素ポテンシャル
2.4 ポテンシャル流れの簡単な例
平行一様流れと壁に沿う流れ/吹き出しと吸い込み/二重吹き出し/渦/
一様流れの中に置かれた鈍頭物体まわりの流れ/一様流れの中に置かれた
静止円柱まわりの流れ/一様流れの中で回転する円柱まわりの流れ
2.5 鏡像法
直線壁面に対する鏡像/平行壁に対する鏡像/円形壁に対する鏡像
2.6 等角写像法
等角写像の証明/写像関数の求め方/写像関数の数例/一様流れの中に
置かれた平板まわりの流れ
2.7 翼理論
翼および翼列まわりの流れに関する用語/揚力と抗力/ブラジウスの公式/
クッタ―ジューコフスキーの定理/クッタの条件/渦列の複素ポテンシャル
2.8 演習問題
3. 粘性流体力学
3.1 相似則とレイノルズ数
3.2 層流
平行平板間の流れ/くさび状のすきまの流れ/傾斜した平板上の流れ
3.3 乱流
乱流の基礎式/運動量輸送理論
3.4 境界層
境界層方程式/境界層厚さと境界層積分方程式/層流境界層/
流速分布とはく離条件/遷移/乱流境界層
3.5 管内流れ
層流/乱流
3.6 噴流と後流
噴流/後流
3.7 演習問題
4. 圧縮性流体力学
4.1 圧縮性流体力学の基礎
質量の保存則(連続の式)/運動方程式/運動量の保存則(運動量の式)/
エネルギーの保存則(エネルギー式)/完全気体/等エントロピー変化/
よどみ点状態/流れの圧縮性/音波と音速/マッハ数/等エントロピー流れ/
非圧縮性流体との比較/臨界状態/微小じょう乱の伝播/衝撃波の発生
4.2 準一次元定常エントロピー流れ
流れの関係式/マッハ数と断面積の関係/質量流量とチョーク
4.3 種々な準一次元定常流れ
先細ノズルの等エントロピー流れ/ラバルノズルの流れ/摩擦を伴う断熱流れ/
全温度が変化する流れ
4.4 衝撃波
衝撃波の一般/垂直衝撃波の関係式/ラバルノズル内の衝撃波/
伝播する垂直衝撃波/斜め衝撃波/衝撃波の反射
4.5 波動
波動方程式/非線形効果/有限振幅の等エントロピー波/
有限振幅の圧縮波と膨張波による流れ/衝撃波管内の流れ
4.6 演習問題
5. 数値流体力学
5.1 基礎方程式
5.2 計算変数
5.3 空間離散化
差分法/有限要素法/有限体積法/境界要素法/スペクトル法
5.4 格子形成法
5.5 時間積分
5.6 乱流モデル
5.7 演習問題
6. 参考文献
7. 演習問題解答
8. 索 引