【はじめての流体解析】流体解析の全体像(その2)
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~(9)
今回は、前回の続きから。空気や水といった一般的な流体の場合、保存すべき量は9つあるとお伝えしました。
まず、流体の運動を記述するために、流れの速度成分が3つ必要です。(我々は3次元空間に住んでいるので、3方向の速度が必要となります。)
次に、流体の熱的な性質を記述するために、6つの量があります。
それが、密度、圧力、温度、全エネルギー、エンタルピー、エントロピーです。
突然、ややこしそうな言葉が出てきましたが、ここでは詳細は省略しますね。
熱力学的な各量については、以下のように相互に関係式が成り立ちます。
でも結局は、6つの量のうち、2つの量が分かれば、6つ全ての量がわかることになるのです。
最終的に、一般的な流体を記述するために必要な量は、
・運動を記述する3方向の速度(運動量)
・熱的性質を記述する2つの量(ここでは、密度と全エネルギーとします)
の合計5つです。
流体解析では、これらの保存を考えます。
そして、これらの量が分かれば流体の運動を記述することができるのです。
5つの量が保存されるということがいくつかの数式で表されます。これが流体の基礎方程式です。
・質量の保存則
これは、連続の式とよばれ、質量が保存されるということを表しています。(密度の式です。)
・運動量の保存則
これは、ナビエ・ストークス方程式とも呼ばれ、運動量が保存されるということを表しています(3方向の速度に関する式です。)
・エネルギーの保存則
これは、全エネルギーが保存されるという式です。
これらの保存則から導かれた基礎方程式をコンピュータで解くのが流体解析です。
続きはこちらです。【はじめての流体解析】流体解析を構成する要素(その1)
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