演習で学ぶ「流体の力学」入門

概 要

「流体の力学」の初学者を対象に、本文解説と詳解付きの演習問題を統合した入門書です。「流体の力学」は、熱力学、材料力学、機械力学とならび重要な基礎力学の一つですが、対象物質が流体であるためイメージし難く、多くの初学者が苦手とする分野です。そこで本書は、見えない流体の流れをイメージしやすいよう2色刷りの鮮明な図を多数用いて、定義や公式などの基礎知識と、理解を深める250問の演習問題を掲載しました。そして演習問題には、高校数学レベルの途中式までを省略せずに詳述した解説を付けました。章を短い単元にわけ、効率よく学習できるよう工夫しているので、高専や大学の学生だけでなく、大学院入試や公務員試験、資格試験にも利用できます。

著者 西海孝夫、一柳隆義
価格 本体3500円(税別)
ISBN 978-4-7980-3950-3
発売日 2013/9/28
判型 B5
色数 2色
ページ数 528
CD/DVD
対象読者 中級
シリーズ
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目次

第1章 流体の性質

1.1 流体と流れ

1.2 流速と流量

1.3 圧力とせん断応力

1.4 国際単位系

1.5 密度・比体積・比重

1.6 気体の状態方程式

1.7 体積弾性係数・圧縮率・音速

1.8 粘度と動粘度

1.9 表面張力

1.10 毛細現象

演習問題

第2章 流体の静力学

2.1 静止流体中での圧力と全圧力

2.2 圧力の性質

2.3 パスカルの原理

2.4 絶対圧力とゲージ圧力

2.5 圧力の単位

2.6 静止流体中での圧力

2.7 気体中での圧力

2.8 マノメータ

2.9 直線運動する液体容器内の圧力

2.10 回転運動する液体容器内の圧力

演習問題

第3章 壁面に作用する圧力

3.1 平板に作用する一様な圧力

3.2 液面に垂直に置かれた平板に作用する圧力

3.3 液面に斜めに置かれた平板に作用する圧力

3.4 曲面に作用する圧力

3.5 液体中の曲板に作用する圧力

3.6 容器内に作用する圧力

3.7 浮力

3.8 浮体の安定性

演習問題

第4章 流体の運動と一次元流れ

4.1 流れの状態

4.2 流線・流跡線・流脈線

4.3 質量保存の法則と連続の式

4.4 圧縮性を考慮した連続の式

4.5 エネルギー保存の法則とベルヌーイの定理

4.6 動圧・静圧・ヘッド

4.7 損失を考慮したベルヌーイの式

4.8 気体に関するベルヌーイの式

4.9 キャビテーション

演習問題

第5章 ベルヌーイの定理の応用

5.1 ピトー管

5.2 オリフィス

5.3 ノズル

5.4 ベンチュリ管

5.5 先細ノズル

5.6 スプール弁とポペット弁

5.7 水槽オリフィス

5.8 せき

演習問題

第6章 運動量の法則とその応用

6.1 運動量の法則

6.2 管路に流体が及ぼす力

6.3 静止板に流体が及ぼす力

6.4 移動羽根に流体が及ぼす力

6.5 タンクに流体が及ぼす力

6.6 バルブに流体が及ぼす力

6.7 プロペラの推力

6.8 角運動量の法則

6.9 羽根車への応用

演習問題

第7章 粘性流体の内部流れ

7.1 平行平板間の流れ

7.2 上板が移動する平板間の流れ

7.3 同心環状すきまの流れ

7.4 偏心環状すきまの流れ

7.5 円管路内の流れ

7.6 傾斜すきまの流れとジャーナル軸受

7.7 放射状すきまの流れと静圧軸受

演習問題

第8章 水平な直管路内の流れ

8.1 層流と乱流

8.2 レイノルズ数

8.3 損失ヘッド

8.4 円管の管摩擦損失

8.5 乱流での円管の管摩擦損失

8.6 円形断面形状でない管路の損失

8.7 タンクから水平直管路への流れ

演習問題

第9章 管内の乱流

9.1 二次元流れの乱流

9.2 混合距離

9.3 対数法則

9.4 指数法則

9.5 粗い内壁をもつ管内乱流の速度分布

演習問題

第10章 管路要素とバルブの損失

10.1 管路要素などによる損失

10.2 管路が急に拡大する場合の損失

10.3 管路からタンクへの出口損失

10.4 管路が緩やかに拡大する場合の損失

10.5 管路が急に縮小する場合の損失

10.6 タンクから管路への入口損失

10.7 管路が緩やかに縮小する場合の損失

10.8 曲がり管路の損失

10.9 バルブの損失

10.10 管路システムの損失

演習問題

第11章 流れの相似則と次元解析

11.1 相似則

11.2 レイノルズ数

11.3 フルード数

11.4 マッハ数

11.5 模型実験

11.6 次元と次元解析

11.7 レイリーの方法

11.8 バッキンガムのEA定理

演習問題

第12章 流体の運動と基礎方程式

12.1 ラグランジュの方法とオイラーの方法

12.2 流線

12.3 流体要素の運動と変形

12.4 並進運動

12.5 伸縮変形

12.6 せん断変形

12.7 回転運動

12.8 強制渦と自由渦

12.9 循環

12.10 連続の方程式

12.11 オイラーの運動方程式

12.12 極座標と円柱座標での基礎方程式

演習問題

第13章 二次元ポテンシャル流れ

13.1 速度ポテンシャル

13.2 流れ関数

13.3 複素ポテンシャル

13.4 一様流れ

13.5 渦

13.6 わき出しと吸込み

13.7 ポテンシャル流れの重ね合わせ

13.8 一様流れの合成

13.9 わき出しと吸込みの合成

13.10 二重わき出し

13.11 円柱まわりの流れ

13.12 循環をもつ円柱まわりの流れ

13.13 鏡像

13.14 圧力方程式

演習問題

第14章 物体まわりの流れ

14.1 物体まわりの流れの状態

14.2 物体に働く力

14.3 抗力と揚力

14.4 円柱に働く抗力

14.5 円柱の抗力係数

14.6 双子渦とカルマン渦

14.7 球の抗力係数

14.8 そのほかの物体の抗力係数

14.9 回転する円柱に働く揚力

14.10 平板での摩擦抵抗

14.11 平板での境界層

14.12 境界層への運動量の法則の適用

14.13 平板境界層の壁面せん断応力・境界層厚さ・摩擦抵抗

14.14 回転する円板の摩擦トルク

演習問題

第15章 粘性流体の運動方程式

15.1 流体に働く応力

15.2 せん断応力による変形速度

15.3 垂直応力による変形速度

15.4 ナビエ・ストークス方程式

15.5 ナビエ・ストークス方程式の無次元化

15.6 ナビエ・ストークス方程式の適用

15.7 平行平板間流れへの適用

15.8 円管内流れへの適用

15.9 ストークス流れへの適用

15.10 ヘレ・ショウ流れへの適用

15.11 滑り軸受内すきま流れへの適用

15.12 境界層方程式

演習問題

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