流体力学
流体力学は、流体（液体や気体）がどのように機能するかを研究する学問です。物理学の中でも最も古い学問の一つであり、物理学者、数学者、エンジニアが研究しています。数学では、方程式と呼ばれる数式を用いて、流体の動きを記述することができます。気体の流体力学は航空力学と呼ばれます。
流体がどのように振る舞うかを理解することは、飛行や海流などの理解に役立ちます。例えば、雲も空気も流体なので、流体力学は天気を理解するのにも使えます。また、飛行機が空を飛ぶ仕組みや、船や潜水艦が水の中を進む仕組みも、流体力学で理解することができます。
コンピュータプログラムは、流体力学の数式を使って、動いている流体の作用をモデル化し、予測することができます。コンピュータは流体力学を理解するのに非常に役立っており、コンピュータを使ってのみ流体のモデル化やシミュレーションを行う方法を研究する人もいます。コンピュータを使って流体力学を研究することをComputational Fluid Dynamics（略してCFD）といいます。
流体力学における重要な方程式
流体の流れを支配する数式は、考えるのは簡単ですが、解くのはとても難しいものです。ほとんどの現実のケースでは、書き留められるような解答を得る方法はなく、代わりにコンピュータを使って答えを計算しなければなりません。3つのルールに基づいた3つの基本方程式があります。
質量保存：質量は生成も破壊もされず、ある場所から別の場所に移動するだけである。これにより、質量保存の式が成り立ちます。化学反応を伴う流れのように、これが当てはまらない場合もあります。
エネルギー保存：これは熱力学の第一法則であり、エネルギーは決して創造も破壊もされず、形を変えたり（運動エネルギーを位置エネルギーに変えるなど）、移動したりするだけです。
運動量の保存：これはニュートンの第2法則で、「力＝運動量の変化率」となっている。運動量は、質量×速度です。運動量の方程式は、流体力学の問題を解くのに苦労する方程式です。様々な効果を含んだバージョンがあります。Navier-Stokes方程式は運動量方程式であり、Euler方程式はNavier-Stokes方程式に粘性を加えない方程式です。運動量方程式は、1次元の問題では1つ、3次元では各空間方向に1つずつ、計3つあります。
この方程式を解くためには、多くの場合、状態方程式という形でより多くの情報が必要となります。これは、特定の種類の流体の熱力学的特性（通常は圧力と温度）を相互に関連付けるものです。例えば、「理想気体」という状態方程式は、圧力、温度、密度を関連付けるもので、通常の圧力下にある気体（大気圧下の空気など）に対して有効です。
- ポワズイユの方程式
- ベルヌーイの定理
- ナビエ・ストークス方程式
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質問と回答
Q:流体力学は何について話しているのですか?
A: 流体力学は、流体（液体や気体）がどのように機能するかについて話しています。
Q:流体力学は誰が研究しているのですか?
A: 流体力学は、物理学者、数学者、エンジニアによって研究されています。
Q: 数学はどのようにして流体の動きを表現できるのですか?
A: 数学は方程式と呼ばれる数式を使って流体の動きを記述することができます。
Q: 気体の流体力学はどのようなものですか?
A: 気体の流体力学は航空力学と呼ばれています。
Q: なぜ、流体の挙動を理解することが重要なのですか?
A: 流体の挙動を理解することは、飛行や海流のようなものを理解するのに役立ちます。
Q: コンピュータプログラムは流体力学の数式をどのように利用できるのですか?
A: コンピュータプログラムは、流体力学の数式を使用して、動く流体の動作をモデル化し予測することができます。
Q:コンピュータで流体力学を研究することを何と言いますか?
A:流体力学をコンピュータで研究することを計算流体力学（略してCFD）と呼びます。
