第3章流れの基礎III
3.2流れの特性
この章では、流れの重要な特性 流れ特性の違いは、流れの分析方法に影響を与える可能性があります。 さらに、得られた結果の妥当性を評価する際には、流れ特性を知ることが非常に重要です。
3.2.1圧縮性/非圧縮性流体
圧縮と膨張は流体の重要な特性です。 流体は液体または気体である可能性があることを忘れないでください。 圧縮および膨張が流体密度（kg/m3）に大きな影響を及ぼす場合、その流体は圧縮性流体と呼ばれます。 図3.10に示すように、シリンダー内のガスの簡単な例を考えてみましょう。 シリンダーはガスが入るか、または脱出できないように密封されます。 流動容積はピストンが動くと同時に変わります。 しかし、ガスがシリンダーに出入りすることができないため、システムの質量は変化しません。 したがって、流体密度は体積の変化のために変化しなければならない。
図3.10:圧縮性流体
一方、圧縮と膨張が流体密度に大きな影響を与えない場合、流体は非圧縮性流体と呼ばれます。 非圧縮性流体の体積は変化せず、その密度は一定として扱われる。 シリンダー内の液体を考えてみましょう。 シリンダーが密封されれば、ピストンは液体に接触すれば動くことを止めます。 ピストンが後退すると、液体表面の上に空のスペースが作成されます。 液体が占めるスペース（体積）の量は変化しません（実際には体積は変化しますが、変化は非常に小さいです）。 液体の量はほとんど変化しないので、流体密度（kg/m3）は一定である。 圧力と温度による密度変化が小さいため、液体は常に非圧縮性流体であると考えられています。
直感的には、気体が動くことが許可されている場合、気体は常に非圧縮性流体であるように見えるかもしれませんが、密度の変化が小さい場合、気体は非圧縮性であると扱うことができます。 図3.11に示すように、ガスで満たされたシリンダーを考えてみましょう。 港はガスがシリンダーに入るか、または去るようにするシリンダーに加えられる。 ピストンが押し下げると、シリンダーの容積が減少するため、ガスがポートから流出する。 ガスの質量の量も比例して減少し、シリンダー内のガスの密度（kg/m3）は変化しない。 ピストンが後退すると、システムの体積が増加し、ガス（質量）がポートを通って入り、ガスの密度（kg/m3）は再び本質的に一定のままである。 この状況では、ガスは非圧縮性流体として挙動する。 厳密な意味では、完全に非圧縮性流体は存在しない。 しかし、圧力（ピストンの動きがシリンダー内の流体に圧力を加える）や温度によって密度が変化する場合、流体を非圧縮性流体として近似することは、
図3.11:非圧縮性流体
ガスの圧縮性の程度の一つの尺度は、流れのマッハ数Mです。 マッハ数は、音速に対する流体速度の比である。 ときM<約。 0.3、流体は非圧縮性として扱うことができます。 したがって、流体速度が100m/s以上の場合、計算で圧縮性を考慮する必要があります。 流体速度が100m/s未満の場合、流体は非圧縮性とみなすことができます。 さらに、流体温度が著しく変化する場合（これは、一定の高温または低温にある流体とは異なる）、流体密度も体積膨張または圧縮の間に実質的に変化す この場合、流体はまた、圧縮性流体として処理され得る。
著者について
上山敦|1983年兵庫県生まれ
大阪大学大学院工学研究科博士課程修了。 彼の博士研究は、流体-固体相互作用問題のための数値的方法に焦点を当てました。 彼はソフトウェアクレイドルのコンサルティングエンジニアであり、クレードルの顧客に技術サポートを提供しています。 また、クレードルのセミナーやトレーニングコースでも活躍しています。