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流体力学において、流体塊は流体要素または物質要素とも呼ばれ、流体の流れとともに移動する際の動的履歴を通じて識別可能な微小な体積の 流体です。 [1]流体塊が移動すると、質量は一定のままですが、圧縮性の流れでは体積が変化する可能性があり、[2] [3]流れによる歪みにより形状が変わります。[1]非圧縮性の流れでは、流体塊の体積も一定です(等積流)。
物質面と物質線はそれぞれ面と線に対応する概念である。[1] [4]
流体塊の数学的概念は、ラグランジュ座標系における流体運動(その運動学と力学)の記述と密接に関係している。この座標系では、流体塊にラベルが付けられ、空間と時間にわたって追跡される。しかし、オイラー座標系でも流体塊の概念は、例えば物質微分、流線、流脈線、経路線を定義する場合や、ストークスドリフトを決定する場合に有利となることがある。[1]
連続体力学で使用される流体パーセルは、物理学における微視的粒子(分子や原子)とは区別される。流体パーセルは、平均自由行程と比較すると大きいが、検討中の特定の流れの典型的な長さスケールと比較すると小さい長さスケールにわたって平均化された流体粒子の平均速度やその他の特性を表す。これにはクヌーセン数が小さいことが必要であり、これは連続体仮説が有効であるための前提条件でもある。[2] [4] [5]さらに、一意に識別でき、直接隣接するパーセルと排他的に区別できる流体パーセルという数学的概念とは異なり、実際の流体では、そのようなパーセルは常に同じ粒子で構成されるわけではないことに注意する必要がある。分子拡散により、パーセルの特性がゆっくりと進化する。[2] [4]
参考文献
- ^ abcd バチェラー (1973)、71-72 ページ
- ^ abc ギル (1982)、63-64ページ
- ^ ベネット(2006)、25ページ
- ^ abc トンプソン (2006)、pp. 1-2
- ^ バチェラー(1973)、4-6ページ
文献
- バチェラー、ジョージ・K. (1973)。流体力学入門。ケンブリッジ:ケンブリッジ大学出版局。ISBN 978-0-521-09817-5。
- ギル、エイドリアン E. (1982)。大気海洋力学。ニューヨーク:アカデミックプレス。ISBN 978-0-12-283522-3。
- トムソン、マイケル (2006)。天体流体力学入門。インペリアル・カレッジ・プレス。ISBN 978-1-86094-615-8。
- ベネット、アンドリュー(2006)。ラグランジュ流体力学。ケンブリッジ:ケンブリッジ大学出版局。ISBN 978-0-521-85310-1。
- Badin, G.; Crisciani, F. (2018).流体および地球物理学的流体力学の変分定式化 - 力学、対称性、保存則 - 。Springer。p . 218。Bibcode :2018vffg.book.....B。doi : 10.1007 /978-3-319-59695-2。ISBN 978-3-319-59694-5.S2CID 125902566 。
