科学技術と共に歩む

目　　　　　次
1.　流体の基本的性質
　1.1　流体と流体の力学…1
　1.2　流体の物理的性質…2
　　1.2.1　密度と比重…2
　　1.2.2　粘性…4
　　1.2.3　圧縮率と体積弾性係数…6
　　1.2.4　表面張力…7
　　1.2.5　気体の性質…9
　1.3　実在流体のモデル化…10
　　1.3.1　理想流体…10
　　1.3.2　粘性流体…11
　　1.3.3　圧縮性流体…11
　　演習問題…14

2.　静止流体の力学
　2.1　圧力…16
　2.2　深さと圧力…17
　2.3　圧力測定…19
　　2.3.1　液柱計…19
　　2.3.2　傾斜微圧計…20
　2.4　パスカルの原理…21
　2.5　静止液中の壁面に働く力…23
　　2.5.1　平面壁に働く力…23
　　2.5.2　曲面壁に働く力…26
　2.6　浮力…27
　　演習問題…29
3.　理想流体の運動
　3.1　運動の観察…32
　3.2　連続の式…33
　3.3　オイラーの運動方程式…35
　　3.3.1　加速度…35
　　3.3.2　圧力と外力…37
　3.4　流線と流れ関数…38
　3.5　流体の変形と回転…40
　3.6　速度ポテンシャルと複素速度ポテンシャル…43
　　3.6.1　速度ポテンシャル…43
　　3.6.2　複素速度ポテンシャル…44
　　演習問題…48

4.　エネルギーの保存と運動量の保存
　4.1　連続の式…50
　4.2　ベルヌーイの定理…51
　　4.2.1　管路におけるベルヌーイの定理…51
　　4.2.2　オイラーの運動方程式からのベルヌーイの定理の誘導…53
　4.3　ベルヌーイの定理の応用…54
　　4.3.1　トリチェリの定理…54
　　4.3.2　ピトー管…55
　　4.3.3　ベンチュリ管およびオリフィスによる流量測定…56
　4.4　運動量保存則の適用…57
　4.5　運動量の法則の応用…60
　　4.5.1　管路壁に及ぼす流体力と管路損失…60
　　4.5.2　物体に及ぼす噴流の力…62
　4.6　角運動量の法則…65
　　演習問題…68

5.　粘性流体の運動の基礎式
　5.1　応力…71
　5.2　応力と変形速度の関係…72
　5.3　ナビエ・ストークス方程式…73
　5.4　ナビエ・ストークス方程式の厳密解…76
　　5.4.1　平行流…76
　　5.4.2　管内流（ハーゲン・ポアズイユ流)…77
　　5.4.3　瞬間的に運動を始めた平板上の流れ（レイリーの問題)…78
　5.5　数値的解法…80
　　演習問題…82
6.　次元解析と相似則
　6.1　次元解析…84
　　6.1.1　ロード・レイリーの方法…86
　　6.1.2　バッキンガムの〓定理による方法…87
　6.2　相似則…88
　　6.2.1　相似則の概念…88
　　6.2.2　代表的な無次元数…89
　　演習問題…91

7.　管路内の流れ
　7.1　流れの状態…93
　7.2　速度分布…96
　　7.2.1　層流の場合…96
　　7.2.2　乱流の場合…97
　7.3　圧力損失…103
　7.4　管路の諸損失…109
　　7.4.1　断面積が急変する場合の損失…109
　　7.4.2　断面積が緩やかに変化する場合の損失…111
　　7.4.3　流れの方向が変化する場合の管の損失…113
　　7.4.4　分岐管と合流管の損失…114
　7.5　管路系の総損失…115
　　演習問題…118

8.　自由表面をもつ流れ
　8.1　流れの状態…119
　8.2　一様な流れの平均速度…121
　8.2.1　最良断面形状…123
　8.2.2　常流と射流および限界水深…125
　8.3　非一様な流れと跳水…129
　8.4　水の波…130
　8.4.1　波の基礎方程式…130
　8.4.2　波の分類…132
　　演習問題…134

9.　境界層と物体に働く流体力
　9.1　物体の抵抗と境界層の概念…135
　9.2　境界層方程式…141
　9.3　境界層のはく離…142
　9.4　境界層の遷移…145
　9.5　乱流境界層…148
　9.6　翼の揚力と抗力…151
　　演習問題…156

10.　圧縮性流体
　10.1　基礎方程式…157
　10.2　微小じょう乱の伝播…160
　10.3　ノズルとディフューザ…162
　10.4　衝撃波…168
演習問題…172
付　　　　　録…173
参　考　文　献…176
演習問題解答……177
索　　　　　引……191