これまでに、流体力学についてはいろいろ書いてきましたが・・(末尾参照)

今回は、

加速度の非線形性がどんな現象を生むかについて書きます。

 

まず、結論から・・・

流体力学の運動方程式であるナビエストークス方程式が非線形なので、

最初にできた渦や流れの波長はどんどん変化していきます。

川の中の渦をよく観察すると・・・

渦が徐々に小さくなり、最期は粘性によって、

運動エネルギーを失われ、見えなくなる

ということを見つけられます。

 

解説:

以下のナビエストークス方程式の不思議について書きます。

まず、上の式は3次元(X,Y,Z方向)の3式なので、

簡単のため、1次元だけにすると、

上の黄色枠は何を意味するかを明確にするために

空間は以下のような正弦運動(cos型)だとすると・・・

上記の数式から、

これを図示すると、

上図の例のように、最初長さLの楕円運動は

徐々にL=>1/2L=>1/4Lに変化することを意味しています。

 

(注) cos (kx) = cos (2π/L)

      L:振動波長

 

(注)よければ、以下のページも観てください