第3章では流れの基礎として、流れの表現方法と流れの性質について取り上げます。なお、本章でもすべての単位は SI 単位系に準じています。

3.1 流れの表現

　流れとは流体の動きのことです。多くの場合、流れの様子は直接目で見ることができません。そのため、何らかの形で流れを表現することが必要になります。ここでは、流れの表現方法について代表的なものをご紹介します。それぞれの表現が何を表しているのかをイメージしながら読んでみてください。

3.1.1 速度と速さ、流量

　 速度 や 速さ は単位時間あたりに流体が移動する距離のことで、単位は [m/s] です。"速度" や " 流速 " という場合には移動距離と進む方向を考えます。このように大きさと向きを持つ量を ベクトル と呼びます。これに対して、"速さ" や "流速の大きさ" という場合には移動距離のみを考えます。このように大きさのみを持つ量は スカラー と呼ばれます。
　例えば、単に "風速 5 m/s" という場合にはスカラーですが、"北風 5 m/s" という場合には向きの概念が含まれているのでベクトルになります。

　図3.1のように5 m/s で吹く北風と南風を例にとって考えてみます。速さの場合には、速度の大きさのみを考えるため、両者は 5 m/s で等しくなります。ところが、速度の場合には向きも考えるため、風向の違うこれらの風は異なるものとなります。

図3.1　流速と速さの関係

　 流量 はある断面を単位時間あたりに通過する流体の体積のことで、単位は [m³/s] です。 体積流量 とも呼ばれ、流れが通過する面の面積と面に垂直な流れの速さの積によって求められます。これに対して、単位時間あたりに通過する質量は 質量流量 と呼ばれます。質量流量の単位は [kg/s] で、体積流量と流体の 密度 の積として求められます。

図3.2　速さと流量

3.1.2 圧力

　圧力 は単位面積あたりに作用する力のことで、単位は [Pa] です。圧力の値にその圧力が作用する面の面積を掛けると力（単位は [N]）となります。地上における標準大気圧は 101,325 Pa になりますが、これは 1 m² の面積に約 10 t の物体が置かれている状態に相当します。

図3.3　標準大気圧

　次回は、「第3章 流れの基礎(2)」についてご説明したいと思います。

著者プロフィール
上山 篤史 | 1983年9月 兵庫県生まれ
大阪大学大学院 工学研究科 機械工学専攻 博士後期課程修了
博士（工学）

学生時代は流体・構造連成問題に対する計算手法の研究に従事。入社後は、ソフトウェアクレイドル技術部コンサルティングエンジニアとして、既存ユーザーの技術サポートやセミナー、トレーニング業務などを担当。

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