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