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渦度・流れ関数法 : ウィキペディア日本語版
渦度・流れ関数法[うずどながれかんすうほう]

渦度・流れ関数法とは、2次元非圧縮性ナビエ・ストークス方程式(NS方程式)の未知変数を減らして解析を簡単にするための手法のひとつ。NS方程式には未知変数が''x'' 方向速度、''y'' 方向速度、圧力の3つあるが、これを渦度ζと流れ関数ψの2つにする方法である。
== 導出 ==
次の2式から始める:
; 2次元非圧縮性NS方程式
: \frac+(\boldsymbol\cdot\nabla)\boldsymbol=-\frac\nabla p + \nu\nabla^2\boldsymbol
; 連続の式
: \nabla\cdot\boldsymbol = 0
以上の2式には、未知変数が速度''u'' の''x'' 方向成分、''y'' 方向成分、および圧力の3つある。NS方程式の回転をとり、連続の式と連立させることによって、次の渦度輸送方程式を導くことができる:
: \frac + (\boldsymbol\cdot\nabla)\zeta = \nu\nabla^2\zeta
ここで、ζは渦度である〔2次元流れのため、渦度ベクトルは流れの平面に直交する成分のみ値を持つ。〕:
: \zeta = \operatorname \boldsymbol
さらに流れ関数ψを、次式を満たす関数と定義する:
: \boldsymbol = \left(\frac,\,-\frac\right)
すると次の式に書き換えることができる:
: \nabla^2\psi = -\zeta
: \frac + \frac\frac - \frac\frac = \nu\nabla^2\zeta:渦度輸送方程式
上式は未知変数が渦度ζと流れ関数ψの2つだけであり、元のNS方程式に比べ、解析が簡単になる。'u'' の''x'' 方向成分、''y'' 方向成分、および圧力の3つある。NS方程式の回転をとり、連続の式と連立させることによって、次の渦度輸送方程式を導くことができる:
: \frac + (\boldsymbol\cdot\nabla)\zeta = \nu\nabla^2\zeta
ここで、ζは渦度である〔2次元流れのため、渦度ベクトルは流れの平面に直交する成分のみ値を持つ。〕:
: \zeta = \operatorname \boldsymbol
さらに流れ関数ψを、次式を満たす関数と定義する:
: \boldsymbol = \left(\frac,\,-\frac\right)
すると次の式に書き換えることができる:
: \nabla^2\psi = -\zeta
: \frac + \frac\frac - \frac\frac = \nu\nabla^2\zeta:渦度輸送方程式
上式は未知変数が渦度ζと流れ関数ψの2つだけであり、元のNS方程式に比べ、解析が簡単になる。' の''x'' 方向成分、''y'' 方向成分、および圧力の3つある。NS方程式の回転をとり、連続の式と連立させることによって、次の渦度輸送方程式を導くことができる:
: \frac + (\boldsymbol\cdot\nabla)\zeta = \nu\nabla^2\zeta
ここで、ζは渦度である〔2次元流れのため、渦度ベクトルは流れの平面に直交する成分のみ値を持つ。〕:
: \zeta = \operatorname \boldsymbol
さらに流れ関数ψを、次式を満たす関数と定義する:
: \boldsymbol = \left(\frac,\,-\frac\right)
すると次の式に書き換えることができる:
: \nabla^2\psi = -\zeta
: \frac + \frac\frac - \frac\frac = \nu\nabla^2\zeta:渦度輸送方程式
上式は未知変数が渦度ζと流れ関数ψの2つだけであり、元のNS方程式に比べ、解析が簡単になる。

抄文引用元・出典: フリー百科事典『 ウィキペディア(Wikipedia)
ウィキペディアで「渦度・流れ関数法」の詳細全文を読む



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