圧縮性流体と非圧縮性流体の大きな違いは、圧縮性流体が実際に存在するのに対し、非圧縮性流体は計算を容易にするために開発された概念であることです。

流体には、気体と容器の形をした液体があります。流体力学において、流体の圧縮性は非常に重要なファクターである。自然界に存在するすべての流体は圧縮性であるが、本研究では非圧縮性流体と定義している。圧縮性流体と非圧縮性流体の概念は、流体力学、静水圧学、航空学など多くの分野で重要な役割を担っています。そのため、このような分野を理解するためには、流体圧縮性の概念を正しく理解することが不可欠である。

カタログ

1. 概要と主な相違点 2. 圧縮性流体とは 3. 非圧縮性流体とは 4. 横並び比較 - 表形式での圧縮性流体と非圧縮性流体 5. 総括

圧縮性流体は何ですか？

私たちが日常生活で出会うあらゆる流体は、圧縮性を持っています。圧縮性流体とは何かを理解するためには、まず圧縮性とは何かを理解する必要があります。流体の圧縮性とは、流体に作用する外圧によってその体積が減少することである。逆に、圧縮性のある流体は、外圧に反応して体積が減少する。したがって、圧縮性の定量的な測定は、圧力の変化に対する流体の相対的な体積変化として用いることができる。

圧縮性を表す記号はβまたはκであり、数学的に圧縮性を次のように定義することができる。

κ＝（-1／v）∂v／∂pとなります。

ここで、Vは体積、pは圧力である。

気体はほぼすべて圧縮性が高いが、液体は圧縮性が高くない。したがって、圧縮性を断熱圧縮性と等温圧縮性の2つの形で定義することができる。

図01：圧縮ガス入りLPGボンベ

断熱圧縮性は、システム温度が一定である場合のシステムの圧縮性を記述する。これをβVで表すと、等温圧縮性とは、系とその周囲との間でエネルギー移動がない状態で測定される圧縮性のことである。これをβSで表すと、断熱過程も等エントロピーであるため、この過程はエントロピー一定過程となる。

非圧縮性流体は何ですか？

非圧縮性流体とは、科学者が計算を容易にするために導入した仮想的な流体の一種である。非圧縮性流体とは、外部からの圧力によって体積が変化しない流体のことである。流体力学で行う基本的な計算のほとんどは、流体が非圧縮性であることを前提にしています。

ほとんどの液体では、圧縮率が非常に低いため、非圧縮性の近似が許容される。しかし、気体は圧縮性が高いため、非圧縮性の流体として近似することはできない。非圧縮性流体の圧縮率は常にゼロである。

圧縮性と非圧縮性流体の違い

圧縮性流体は現実に存在する。実は、自然界に存在するすべての流体は圧縮性を持っている。非圧縮性流体は、科学者が計算を容易にするために開発した概念である。これが圧縮性流体と非圧縮性流体の重要な違いである。このように、圧縮性流体と非圧縮性流体の大きな違いは、外圧をかけると圧縮性流体の体積は減少するが、非圧縮性流体の体積は変わらないことである。また、非圧縮性流体に対する流体力学計算は、圧縮性流体を含むものに比べて非常に簡単である。

概要 - 圧縮性 vs. 非圧縮性流体

流体には気体と液体があります。流体は、圧縮に耐えられるかどうかで、圧縮性流体と非圧縮性流体に大別される。しかし、圧縮を経験しない流体は存在しない。そのため、非圧縮性流体という概念は仮説に過ぎない。圧縮性流体と非圧縮性流体の大きな違いは、圧縮性流体が実際に存在するのに対し、非圧縮性流体は計算のために開発された概念であることです。

引用

1 「流体」、ウィキペディア、ウィキメディア財団、2018年9月18日。2はこちら。圧縮性流体、1997年10月11日。提供：こちら2 Cherry, Tori