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流体力学 (りゅうたいりきがく、英 : 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[ 1] 。
力学の一分野であり、連続体力学 の一部と見なされる。
下位分類としては、大きく分けると、静止状態を扱う流体静力学 (fluid statics)と、運動状態を扱う流体動力学 (fluid dynamics[ 3] ) に分かれる。(ただし、日本では両者をはっきり区別していない人もいる。)工学分野では、水 を対象とする水力学 (水理学 [ 4] [ 5] )や空気 を対象とする空気力学 [ 6] [ 7] [ 8] [ 9] という分野に分けて扱われることがある。
また、流体力学では電気的に中性で電離 していない流体のみを扱い、一部ないし全部が電離した流体はプラズマ物理学 [ 10] [ 11] や磁気流体力学 で扱われる。ただし、磁場がない場合のレイリー・テイラー不安定性など、本質的に流体と変わりない部分も存在する。
流体静力学のほうは古くから発展した歴史があり、古代ギリシャのアルキメデス がアルキメデスの原理 を発見。ブレーズ・パスカル が1653年 にパスカルの原理 を発見。ボイルらが同じく17世紀後半にボイルの法則 (ボイル・マリオットの法則)を見いだした。[ 12]
流体動力学は、静力学より後に登場している。こちらはアイザック・ニュートンの『自然哲学の数学的諸原理』の刊行後に徐々に広まったニュートン力学 を流体に適用してその運動を論じるという形で興った分野であり、18世紀 の段階ではベルヌーイ 、オイラー 、ラグランジュ らによって、まずは粘性の無い流体(=完全流体 )の運動が研究された。完全流体よりも複雑で理解が難しい粘性流体 については、19世紀 にアンリ・ナビエ 、ジョージ・ガブリエル・ストークス らによって研究が行われた(ナビエ・ストークス方程式 [ 13] [ 14] [ 15] [ 16] )。さらに複雑な乱流 についてはオズボーン・レイノルズ によって19世紀末に研究が進んだ。
[ 12]
^ 大辞泉「流体力学」
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