運動量保存 — CAE用語解説
運動量保存
先生、運動量保存則ってNavier-Stokes方程式そのものですよね?
定義
定義を教えてください。
その通り。運動量保存則は「流体要素に作用する力=運動量の時間変化率」というニュートンの第2法則を流体に適用したもの。圧力勾配、粘性力、外力(重力など)が流体を加速・減速する。Navier-Stokes方程式はこの法則の数学的表現だよ。
質量保存やエネルギー保存との関係は?
CFDの支配方程式は3セット:質量保存(連続の式)、運動量保存(N-S方程式、3成分)、エネルギー保存(温度場)。非等温流れでは3つ全部を連立して解く。等温・非圧縮なら質量と運動量だけでOKで計算が軽くなるんだ。
CAEにおける位置づけ
運動量保存の各項は何を意味してますか?
左辺が「慣性項」(流体の加速)。右辺は「圧力勾配」(圧力差が流れを押す)+「粘性項」(粘性が流れを減速)+「外力項」(重力、ローレンツ力など)。乱流モデルは粘性項を修正して渦の効果を近似してるんだ。
FEMの構造解析にも運動量保存は関係しますか?
もちろん。FEMの運動方程式Mü+Cu̇+Ku=Fも運動量保存則から導かれてる。連続体力学の基本法則(質量保存、運動量保存、エネルギー保存)は流体でも固体でも共通なんだ。
関連用語
関連する用語を教えてください。
流体も固体も運動量保存則が基盤なんですね。物理の統一性を感じます。
連続体力学の教科書を1冊通読すると、CFDとFEMの共通基盤が見えてくるよ。
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Project NovaSolver — CAE実務の課題に向き合う研究開発
「運動量保存をもっと効率的に解析できないか?」——私たちは実務者の声に耳を傾け、既存ワークフローの改善を目指す次世代CAEプロジェクトに取り組んでいます。具体的な機能はまだ公開前ですが、開発の進捗をお届けします。
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