流体の力学

書籍情報
ISBN978-4-320-08223-6
判型A5 
ページ数504ページ
発売日2020年03月31日
本体価格4,800円
流体の力学 書影
流体の力学

新刊

 本書は,機械・航空系の大学生や技術者を主対象とした流体力学の教科書・入門書として,導入から粘性流体力学,圧縮性流体力学の基礎事項を網羅した。
 第1部は流体力学の導入から始まり,静止流体の力学および質量,運動量,エネルギーバランス式に代表される流体力学の基礎方程式系を扱う。さらに,非粘性・非圧縮性の渦なし流れを対象に,複素関数論の基礎を用いて流れ場を記述する方法を述べる。
 第2部では,第1部で学習した流体力学の基礎方程式系を,粘性・熱伝導性流体および圧縮性流体に応用する。具体的には,粘性・熱伝導性流体の力学として,熱の移動を伴う流れや境界層を扱い,圧縮性流体の力学としては,等エントロピ流れのみならず不可逆過程や熱移動を伴う流れ,衝撃波と膨張波,一次元非定常波動,乱流の基礎などを扱う。

目次

第I部 基礎編
記号表

第1章 序論
1.1 連続体
1.2 連続体の力学的特性値
1.3 単位と次元
1.4 粘性と流れ
1.5 圧縮性と流れ
1.6 流体運動の記述法
1.7 流線・流跡線・流脈線
1.8 定常流と非定常流
演習問題

第2章 流体の性質
2.1 流体に作用する力
2.2 流体要素の変形
2.3 応力とひずみ速度の関係
2.4 非Newton流体
演習問題

第3章 静止流体の力学
3.1 保存場とポテンシャル
3.2 平衡状態における流体
3.3 等加速度運動する流体
3.4 流体中の平面に働く力
3.5 浮力と浮揚体
演習問題

第4章 相似則と次元解析
4.1 幾何的相似と力学的相似
4.2 次元解析とBuckinghamのΠ定理
4.3 円管の管摩擦損失
演習問題

第5章 流体の運動の表し方(1)質量・運動量の保存則
5.1 保存則(バランス式)の考え方
5.2 質量バランス式
5.3 運動量バランス式
5.4 微分形の保存則
演習問題

第6章 流体の運動の表し方(2)エネルギーの保存則
6.1 流体のエネルギー
6.2 エネルギーバランス式
演習問題

第7章 理想流体の流れと渦無し流れ
7.1 定常理想流体の運動方程式
7.2 ポテンシャル流れの方程式
7.3 複素ポテンシャルと代表的な流れ
7.4 Blasiusの公式(Blasius' formula)
7.5 Eulerの運動方程式の第一積分定理
演習問題

第8章 Joukowski変換と翼まわりの流れ
8.1 等角写像
8.2 Joukowski変換(Joukowski transformation)
8.3 Joukowski翼
8.4 Joukowski変換と翼理論
8.5 Joukowski変換による翼まわりの流れ

付録A 本書で用いる基本的な公式と定理
A.1 ベクトル解析の基本公式
A.2 Einsteinの総和規約(Einstein's summation rule)
A.3 Gaussの発散定理(divergence theorem of Gauss)
A.4 Stokesの定理(Stokes' theorem)
A.5 Cauchyの積分定理(Cauchy's integral theorem)
A.6 留数定理(residue theorem)
A.7 Reynoldsの輸送定理(Reynolds' transport theorem)


第II部 応用編
記号表

第9章 粘性流体の運動
9.1 粘性流体の基礎方程式
9.2 相対スケールで表示した基礎方程式
9.3 簡単な粘性流れの解(非圧縮性流れ)
演習問題

第10章 熱的な変化を伴う流れ
10.1 エネルギー方程式
10.2 熱的な変化を伴う粘性流れ
演習問題

第11章 境界層流れ
11.1 境界層方程式
11.2 層流境界層の速度分布と各種パラメータ
11.3 境界層積分方程式
11.4 非圧縮層流境界層におけるBlasiusの相似解
11.5 温度境界層に関するPohlhausenの解
11.6 二次元境界層の近似解法(Karman-Pohlhausenの方法)
11.7 境界層の制御
演習問題

第12章 圧縮性流体の運動
12.1 気体の状態変化
12.2 音速
12.3 微小圧力擾乱の伝播と衝撃波の発生
12.4 圧縮性流れの基礎方程式
12.5 等エントロピ流れの基礎方程式
12.6 よどみ点状態と臨界状態
演習問題

第13章 ノズルを通過する流れと垂直衝撃波
13.1 先細ノズル
13.2 先細末広ノズル
13.3 衝撃関数と推力
13.4 垂直衝撃波の関係式
演習問題

第14章 Rayleigh流れとFanno流れ
14.1 熱の授受を伴う一次元定常流れ:Rayleigh流れ
14.2 摩擦を伴う一次元定常流れ:Fanno流れ
14.3 Rayleigh流れ,Fanno流れと垂直衝撃波
演習問題

第15章 斜め衝撃波と膨張波
15.1 斜め衝撃波
15.2 斜め衝撃波の関係式
15.3 衝撃波極線
15.4 剛体壁からの正常反射
15.5 圧力-転向角線図
15.6 斜め衝撃波の交差
15.7 Mach反射
15.8 離脱衝撃波の性質
15.9 Prandtl-Meyer膨張波
演習問題

第16章 一次元非定常流れ
16.1 波動方程式
16.2 特性曲線
16.3 有限振幅波
16.4 特性曲線法
16.5 有限振幅波と衝撃波
16.6 単純圧縮波・単純膨張波の性質
16.7 膨張波の性質と関係式
16.8 移動衝撃波
16.9 衝撃波管
演習問題

第17章 乱流の基礎
17.1 乱流の基本特性
17.2 乱流応力(Reynolds応力)とReynolds方程式
17.3 乱流のせん断応力と乱流モデル
17.4 乱流の数値計算

付録B 付表
B.1 等エントロピ流れ
B.2 垂直衝撃波
B.3 Rayleigh流れ
B.4 Fanno流れ
B.5 Prandtl-Meyer関数とMach角

参考文献
索引