技術士一次試験・選択問題の解答例を公開！解答の考え方やポイントも解説。
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目次
正答
④ 粘性のない流体の流れをポテンシャル流れと呼ぶ
解き方のポイント
用語の定義を正確に押さえているかを問う問題です。1つずつ検証します。
①○ 正しい。 自由渦は qθ＝k／r で表されます。渦度を計算すると
ζ＝(1／r)・d(r qθ)／dr＝(1／r)・d(r・k／r)／dr＝(1／r)・d(k)／dr＝0
kは定数なので微分すると0です。渦を巻いているのに渦度はゼロという、直感に反する重要な例です。
②○ 正しい。 ニュートン流体の定義そのものです。τ＝μ(du／dy) で、せん断ひずみ速度とせん断応力が比例します。
③○ 正しい。 流線・流脈線・流跡線は一般には別物ですが、定常状態では一致します。時間変化がないため、瞬間の流れの向きも、粒子が通った軌跡も、同じ点を通った粒子の連なりもすべて同じ線になります。
④× 誤り。これが正答です。 ポテンシャル流れの定義は「粘性がない」ではなく 「渦がない（渦度がゼロ）」 です。渦なしであれば速度ポテンシャルφが存在し、u＝∂φ／∂x のように表せます。
粘性の有無と渦度の有無は別の概念です。実際、①の自由渦は粘性のある実在流体でも生じますが、渦度はゼロです。
⑤○ 正しい。 連続の式は ∂ρ／∂t＋ρ(∂u／∂x＋∂v／∂y＋∂w／∂z)＝0 ですが、非圧縮（ρ＝const）なら密度が消えて ∂u／∂x＋∂v／∂y＋∂w／∂z＝0 となります。
この問題で問われている知識
ポテンシャル流れ／渦度／自由渦／ニュートン流体／流線・流脈線・流跡線／連続の式／非圧縮流れ
