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ヘリシティー (流体)

索引 ヘリシティー (流体)

流体力学において、ヘリシティー(helicity)はコルクスクリュー様の回転運動が起こる程度を表す。乱流を理論的に記述するために有用な概念である。.

17 関係: 完全流体対流乱流保存則イギリス気象庁オイラー方程式 (流体力学)コルクスクリュー剛体非圧縮性流れ気象学気象学者の一覧渦度流体力学擬ベクトル擬スカラー時計回り・反時計回り

完全流体

完全流体(かんぜんりゅうたい、perfect fluid)または理想流体(りそうりゅうたい、ideal fluid)、非粘性流体(ひねんせいりゅうたい、inviscid fluid)とは、流体力学において、粘性が存在しない流体のことである。粘性を持つ実在の流体を単純化したモデルとして用いられる。 粘性が存在しないとは、せん断応力が常に(流体が運動していても)存在しないことと同義である。粘性によるせん断応力は一般に抵抗力として働くので、この仮定は力学における摩擦力の無視に類似している。.

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対流

対流(たいりゅう、convection)とは、流体において温度や表面張力などが原因により不均質性が生ずるため、その内部で重力によって引き起こされる流動が生ずる現象である。 地球の大気においては、大気の鉛直方向の運動は高度 0 キロメートルから約 11 キロメートルの層に限られ、この領域を対流圏と呼ぶ。また地球や惑星の内部では、対流により内部の熱源から地表面への熱輸送が生じており、地表面の変動を引き起こす原因となっている。 近年、計算機の性能が向上し、流体の運動方程式(ナビエ-ストークスの式)を高精度に計算することが可能となったため、コンピュータを用いたシミュレーションによる対流現象の研究が盛んに行われており、工学的な技術としても重要な分野である。また惑星内部の対流など、実験・観測が不可能な領域における流体の挙動を理論的に解明する研究も行われている。.

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乱流

乱流(らんりゅう、turbulence)は、流体の流れ場の状態の一種。乱流でない流れ場は層流と呼ばれる。 乱流の確立した定義は現時点においても存在しないが、数学的にはナヴィエ・ストークス方程式の非定常解の集合であるということができる。層流と乱流のおおよその区別はレイノルズ数によって判断され、レイノルズ数の値が大きいと乱流と判断される。また、層流が乱流に遷移するときのレイノルズ数を臨界レイノルズ数という。 生活の中でのわかりやすい例としては水道の蛇口から流れる水がある。水道の水は流れが少ないときはまっすぐに落ちるが、少し多くひねると急に乱れ出す。このとき前者が層流、後者が乱流である。生活の中で見られる空気や水の流れはほぼ全てが乱流であるだけでなく、熱や物質を輸送し拡散する効果が非常に強いので工学的にも非常に重要である。 乱流の数値シミュレーションは、気象予報や自動車等の空力設計からノートパソコンの冷却まで工学的には非常に幅広く利用されている。しかし高い計算機性能を要求するため、スーパーコンピュータなどHPC(高性能計算)の重要な用途の一つになっている。.

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保存則

保存則(ほぞんそく、conservation law)とは、物理的変化あるいは化学的変化の前後で物理量(あるいは物理量の結合)の値が変わらない、という法則出典:『ブリタニカ国際大百科事典』「保存則」。言い方を変えると、。保存則が成り立つ系のことを保存系と呼ぶ。 最も基本的な保存則としては、運動量保存則、角運動量保存則、エネルギー保存則、質量保存則、電荷保存則などがある。 ネーターの定理により、系が持つある一つの保存則は系の持つ一つの対称性に対応することが示されている。 なお、保存則の破れ(例外)が発見されることで、新しい物理理論が構築されるきっかけとなることがある。.

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イギリス気象庁

イギリス気象庁(イギリスきしょうちょう、Met Office、略称: UKMOUnited Kingdom Meteorological Officeの略。)は、イギリスの国立気象機関で、ビジネス・エネルギー・産業戦略省の執行エージェンシー及びの一つ。天気予報から気候変動まで、すべての時間スケールにわたって気象予測を行う。本部はデヴォン州エクセターに所在する。英国気象庁、英国気象局とも訳される。.

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オイラー方程式 (流体力学)

流体力学におけるオイラー方程式(オイラーほうていしき、Euler equations)とは、完全流体を記述する運動方程式である巽『連続体の力学』 p.142。 この方程式は1755年にレオンハルト・オイラーにより定式化された。完全流体とは粘性を持たない流体である。粘性がないため、境界条件として壁面でのすべりを許す必要がある。 高マッハ数の圧縮性流れでは、流速が大きいことから粘性や乱流の効果は壁面近くの小さな領域にしか現れないため、オイラー方程式を用いて流れの解析が行われる。 オイラー方程式は で表される。ここで は流体の速度場、 は密度場、 は圧力場で、 は流体の質量当たりにかかる外力場(加速度場)である。これはナビエ-ストークス方程式から粘性項を省いたものと同じである。 ベクトル解析の公式から と変形されるので、オイラー方程式は となる。ここで は流体の渦度である。 さらに密度が圧力だけで決まる順圧の場合には圧力関数 を導入すれば と表される。外力が重力のような保存力である場合には、外力のポテンシャルを として であり、オイラー方程式は となる。.

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コルクスクリュー

ルク抜き コルクスクリュー(コークスクリュー、corkscrew)またはコルク抜きは、主に飲料用の瓶の封をしているコルク栓を抜きとるために用いられる道具 特許庁。一般にワインの瓶の口に栓されたコルクを引き抜くために用いられる。 一般的には、螺旋状の金属の針に柄が付けられたもので、柄を握り、針をコルクに捩じ込んで使用する。螺旋状の部分とコルクとが絡まり合い、コルクを引き抜くことができる。 コルクスクリューは、広義にはコルク抜きの意味で用いられ、これには一般的なコルクスクリューの他に、主に次の様なものがある。.

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剛体

剛体(ごうたい、)とは、力の作用の下で変形しない物体のことである。 物体を質点の集まり(質点系)と考えたとき、質点の相対位置が変化しない系として表すことができる。 剛体は物体を理想化したモデルであり、現実の物体には完全な意味での剛体は存在せず、どんな物体でも力を加えられれば少なからず変形する。 しかし、大きな力を加えなければ、多くの固体や結晶体は変形を無視することができて剛体として扱うことができる。 剛体は、変形を考えないことから、その運動のみが扱われる。剛体の運動を扱う動力学は剛体の力学()と呼ばれる。大きさを無視した質点の力学とは異なり、大きさをもつ剛体の力学は姿勢の変化(転向)が考えられる。 こまの回転運動などは剛体の力学で扱われるテーマの一つである。 なお、物体の変形を考える理論として、弾性体や塑性体の理論がある。 また、気体や液体は比較的自由に変形され、これを研究するのが流体力学である。 これらの変形を考える分野は連続体力学と呼ばれる。 剛体の動力学は、剛体の質量が重心に集中したものとしたときの並進運動に関するニュートンの運動方程式と、重心のまわりの回転に関するオイラーの運動方程式で記述できる。.

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非圧縮性流れ

非圧縮性流れ(ひあっしゅくせいながれ)とは流体力学において、流体粒子の内部で密度が一定の流体である。縮まない流体とも呼ばれる。連続体力学における非圧縮性の概念を流体に適用したものである。 言い換えると、非圧縮性とは流体の速度の発散が 0 になることである(この表現が等価である理由は後述)。 非圧縮性流れは、流体自体が非圧縮性であることを意味するものではない。圧縮性流体でも(適切な条件の下で)良い近似で非圧縮性流れとしてモデル化できる。非圧縮性流れは流体と同じ速度で移動する流体粒子の中で密度が一定であることを意味する。 非圧縮性流れに対して、密度が変化する流れを圧縮性流れという。厳密な意味での非圧縮性流れは自然界には存在しないが、一般的に流れのマッハ数(局所音速と流速との比)が小さい流れに対しては圧縮性の影響は無視できる。マッハ数が0.3を超えるか、または流体が非常に大きな圧力変化を受ける場合に、圧縮性の影響は考慮される。.

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になびく樹木 200px 風(かぜ)とは、空気の流れのこと、あるいは流れる空気自体のことである。.

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気象学

気象学(きしょうがく、meteorology)は、地球の大気で起こる諸現象(気象)や個々の流体現象を研究する学問。自然科学あるいは地球科学の一分野。 気象を長期的な傾向から、あるいは地理学的観点から研究する気候学は、気象学の一分野とされる場合もあるが、並列する学問とされる場合もある。現代では気象学と気候学をまとめて大気科学(atmospheric science)と呼ぶこともある。 なお、将来の大気の状態の予測という実用に特化した分野を天気予報(気象予報)という。.

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気象学者の一覧

気象学者の一覧(きしょうがくしゃのいちらん)は、気象学を専攻する研究者(気象学者)の一覧である。気候学者を含む。なお気象予報士は気象学者ではないので本項には掲載しない。.

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渦度

北半球における高気圧 (H) ・低気圧 (L) の回転方向 渦度(うずど、かど)は、流れの回転するありさまを表現する量である。渦度はベクトル量(さらに言えば擬ベクトル)であり、流れの速度ベクトルのなすベクトル場の回転である。 渦度ベクトル は流速ベクトル により、以下のように表される。 &.

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流体力学

流体力学(りゅうたいりきがく、fluid dynamics / fluid mechanics)とは、流体の静止状態や運動状態での性質、また流体中での物体の運動を研究する、力学の一分野。.

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擬ベクトル

擬ベクトル(ぎベクトル、pseudo vector)は座標の反転に対し符号が変わらない(向きが反転する)ベクトル。 擬ベクトルのことを軸性ベクトル(axial vector)とも呼ぶ。反対に座標を反転して符号が反転する(向きが変わらない)ベクトルを極性ベクトル(polar vector)と呼ぶ。.

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擬スカラー

擬スカラー(Pseudo-scalar)は座標の反転にたいして符号が変わるスカラー。 二つのベクトル、A,Bのドット積(内積、スカラー積)を考える(ここでは直交座標系を考える)、 この内積において、(x,y,z)各軸を(-x,-y,-z)と反転させた時、内積の符号が変わるような場合を擬スカラーと言う。 これは、ベクトルA,B、それぞれが極性であるか軸性であるかによる。極性ベクトルは、通常の速度や力のようなベクトルであり、軸性ベクトルは角速度や力のモーメントのようなベクトルである。極性ベクトルは座標の反転により符号が変わるが、軸性ベクトルは座標の反転により符号は不変である。このため、ベクトルA,Bが共に極性或いは軸性ならば座標の反転に対してその内積の符号は反転しないが、A,Bいずれかが極性で片一方が軸性の時は内積の符号が反転する。この場合が擬スカラーとなる。 軸性ベクトル(Axial vector)のことを、擬ベクトル(Pseudo vector)とも言う。 ベクトルA,Bがいずれも極性ベクトルで、更に第三のベクトルCを考え、これも極性ベクトルの時、次の結果、 も擬スカラーとなる(×はクロス積(外積、ベクトル積)である)。これは極性ベクトル同士の外積は軸性ベクトルになるためである。 またスカラーポテンシャルφにおける関係、 において、ベクトルFが軸性ベクトルなら、φは擬スカラーとなる。これはベクトルFが座標の反転に対し符号が不変なので、∇部分(微分の部分)が反転に対し符号を変えるので、スカラーポテンシャルであるφも符号を変える(つまり擬スカラー)ためである。 Category:物理数学 Category:クリフォード代数 Category:数学に関する記事.

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時計回り・反時計回り

時計回り(clockwise) と反時計回り(counterclockwise) 時計回り(とけいまわり、clockwise)、反時計回り(はんとけいまわり、anticlockwise,counterclockwise)とは、時計の針の動きを基準として、平面内の回転の向きや、周回経路を移動・回る方向を区別する呼び方を言う。その平面をどちらの半空間側から観察しているかに基づく表現である。 名古屋市営地下鉄名城線では「右回り('''clockwise''')」「左回り('''counterclockwise''')」という表現を進行方向の案内に使用している。 日本では、時計回りを右回り(みぎまわり)、反時計回りを左回り(ひだりまわり)とも言う。また自動車や列車においては、日本では原則左側通行のため、時計回りを外回り、反時計回りを内回りと呼ぶこともある。.

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