【はじめての流体解析】流体力学とは

皆さま、こんにちは。

IDAJの石川です。

～流体解析をはじめる前に知っておくこと～（4）

今回は、“流体力学”とは何かということについてご紹介します。

流体力学とは、流体の運動を取り扱う学問です。

これまでご説明してきた流体の性質を数式に置き換えて、物理学的に、数学的に記述した学問体系です。

ここでは、ごくごく簡単にご説明します。

流体の運動は、対流・拡散・外力によって表されます。

・対流とは、まさに流体が流れている状態です。

・拡散とは、言葉からもイメージできると思いますが、何かが濃度の高い場所から広く回りに伝わっていく様子です。

・外力とは、扇風機を回したり、ポンプを使うなど、外から加えた力によって流れを起こしているものです。

これらは数学的に、以下のような数式で記述することができます。

流体力学では、“流体”はどのように定義されるのでしょうか？

一般的に、流体は“連続体”として扱うことができるものとして定義されます。

実際は、空気にしても水にしても、最小単位は原子や分子という微粒子の集まりです。

しかし、連続体では流体を分子で構成されているというレベルまでは考えません。

空気はどこまで細かく見ても空気として扱われ、水はどこまで細かく見ても水として扱われます。

物理的には、“クヌッセン数”という指標があります。これは、分子の平均自由行程（分子が運動して周りの分子に衝突するまでの距離）と流れの代表長さの比で表されます。

通常の大気中では、空気分子の平均自由行程は68ナノメートルです。

これより十分大きなスケールの空気流れは、連続体として扱うことができ、分子などの微粒子は考えなくても良いということです。

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