一言で表すと、、
クエット流れとは、平行に置かれた平板間に流体を満たし、片方の平板が一定速度で平行に移動する際に発生する単純なせん断流れです。
概要
クエット流れ（Couette Flow）は、狭い隙間を持つ平行な平板間に流体を充填し、片方の平板が一定速度で平行に移動することで生じる流れです。この流れは、流体力学の中で最も単純な流れの一つであり、定常単純せん断流れの例として広く利用されます。
クエット流れは、流体がせん断応力の影響で変形する際の基本的な挙動を示すため、理論的な研究や実験においてよく用いられます。
イメージ
クェット流れのイメージをつかむために、以下の点を考えてみましょう：
- 平行な平板: 流体は2枚の平行な平板の間に挟まれており、片方の平板が一定の速度で移動します。
- せん断流れ: 流体の流れは平板の動きによって生じるせん断応力によって生じ、流体は平板の動きに応じて平行に移動します。
この流れは、流体がせん断応力を受けることで速度が変化し、定常状態では一定のせん断応力と速度勾配が得られます。
定義
クエット流れは、次の条件を満たす流れを指します：
- 平行な平板: 流体が2枚の平行な平板の間に充填されている。
- 一定速度の移動: 片方の平板が一定の速度で平行に移動し、もう一方の平板は固定されている。
- 定常単純せん断流れ: 流れは時間的に変化せず、せん断応力により流体が平行に移動する状態。
流れの速度分布は、平板の距離と速度差に依存し、以下の式で表されます：
$$
v(y) = \frac{U}{h} \cdot y
$$
ここで、
- \( v(y) \) は位置 \( y \) での流体の速度（m/s）
- \( U \) は移動平板の速度（m/s）
- \( h \) は平板間の距離（m）
CAEにおける重要性
CAE（Computer-Aided Engineering）において、クエット流れは以下のようなケースで重要です：
- 基準シミュレーション: クェット流れは流体力学の基本的な流れの一つとして、シミュレーションの基準ケースとして用いられます。
- せん断応力の解析: クエット流れを用いてせん断応力と流れの関係を解析し、より複雑な流体システムの設計に役立てます。
物理的意味合い
クエット流れの物理的意味合いは以下の通りです：
- せん断応力の影響: クエット流れでは、せん断応力が流体に加わり、その結果として流体の速度が位置に応じて線形に変化します。
- 基本的な流体挙動: クエット流れは、流体がせん断応力の下でどのように流れるかを理解するための基本的なモデルを提供します。
まとめ
クエット流れ（Couette Flow）は、平行な平板間に流体を充填し、片方の平板が一定速度で平行に移動する際に生じる単純なせん断流れです。この流れは、流体力学の基本的な流れとして、せん断応力と速度分布の関係を理解するための重要なモデルとなります。CAE解析においても、クエット流れは流体挙動の基本的な理解を深めるために用いられ、より複雑な流れの解析や設計に役立てられます。
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