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二次元・非圧縮性・完全流体の力学
 (ラグランジュの渦定理とは何か)

1.流体か空間か
(1)ラグランジュ形式
  1.連続の方程式
  2.運動方程式
  3.バロトロピー流体
(2)オイラー形式
  1.連続の方程式
  2.D/Dtと∂/∂tの違い
  3.運動方程式
(3)ラグランジュ形式とオイラー形式の関係
  1.変数変換による同等性の証明
  2.微分形式による同等性の証明
(4)初期条件と境界条件
  1.初期条件
  2.境界条件
(5)流体力学の数学的難しさ

2.連続の方程式と流線関数
(1)連続の方程式[オイラー形式]
(2)流線関数Ψ
(3)流線についての補足説明
  1.流線・流跡線・流脈線
  2.特異点
  3.流線関数と流量

3.運動方程式とラグランジュ渦定理
(1)流体の変形[ひずみ速度]
(2)渦度ζとポアソンの方程式
  1.渦度ζ[オイラー形式]の定義
  2.ポアソンの方程式とラプラスの方程式
  3.渦度の有る無し、発散の有る無し
(3)ラグランジュの渦定理
  1.ラグランジュ形式での渦定理の証明
  2.オイラー形式での渦定理の証明
  3.ラグランジュの渦定理の重要性
(4)運動方程式の積分(ベルヌーイ定理・圧力方程式)
  1.完全・バロトロピー流体・ポテンシャル力の場合
  2.定常流の流線に沿った積分[ベルヌーイの定理]
  3.渦無しの場合[拡張されたベルヌーイの定理]
  4.渦無し・定常流の場合
  5.渦無し・非圧縮性流体の場合[圧力方程式]
(5)ベルヌーイ定理の応用
  1.ベンチュリー管
  2.ピトー管
  3.超音速風洞
  4.大気の成層と圧力分布
  5.回転する液体の釣り合い
  6.風力発電風車のパワー係数

4.渦無し流
(1)ポテンシャル流
(2)二次元・渦無し流
  1.速度ポテンシャルΦ
  2.複素関数論
(3)複素関数論による具体例

5.渦運動
(1)循環と渦糸
  1.循環
  2.渦線・渦管・渦面
  3.渦糸とその強さ
(2)ケルビンの循環定理
(3)ヘルムホルツの渦定理
(4)ラグランジュ渦定理、ヘルムホルツ渦定理、ケルビン循環定理
  1.ラグランジュ渦定理→ヘルムホルツ渦定理→ケルビン循環定理
  2.運動方程式からヘルムホルツの渦定理を導く
  3.渦度の保存則の虚見ある例(空気砲)
(5)渦運動の具体例

6.流体力学のやり方

7.参考文献

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