流れ
流れとは何かの移り動きである。
歴史的に見れば人類にとっては水の流れや空気の流れが馴染み深い。人類は小川、川、河などの流れを見てきた歴史があり、自分たちを包み込んでいる空気の流れを風として感じてきた歴史がある。水や空気は人類にとって液体や気体の代表である。こうした流れは人々に様々なインスピレーションを与えてきた。川の流れなどに着想を得た文学作品は多数存在する。これは画家や技術者にもさまざまなインスピレーションを与えてきたらしい。レオナルド・ダ・ヴィンチも水の流れのスケッチをいくつも残した。
現代の工学的観点から説明すると、液体や気体は一定の形をもたず運動と変形をつづけるもので、それにあたる液体と気体を総称して流体と呼ぶ。特に、流体の運動/静止や流体が流体中の物体に及ぼす影響などを集中的に研究する学問が流体力学である。何かを「非常に多くの粒子が運動している系」と考えられるときでも、個々の粒子すべてについて運動を記述するのでは独立変数の数が多すぎて工学的には容易に扱えない。そこで巨視的な視点に立って、系全体での粒子の挙動・運動の“傾向”を捉え概念化したものが「流れ」であると位置づけられる。また、流動現象のほかに、拡散などを含めることもある。
流体力学以外にも流れを扱う工学分野、あるいは流体力学と密接な関連や重なりがある工学分野はいくつもあり、たとえば船舶工学は船舶とそのまわりの水の流れに重点において「流れ」を扱い、航空工学では航空機に関する空気などの「流れ」を扱う。
流れの様子は肉眼では直接観察できないことが多いため、速度場や温度場などを視覚的に表現する流れの可視化が行われる。速度計や温度計による計測では空間上のある一点での値を求めるが、可視化の場合はある範囲(二次元面あるいは三次元空間)の情報を必要とする。ただし、速度計として使われることが多いピトー管であっても、トラバース(移動)することで空間的な速度場を得るなど、技術的に重複する場合もある。
また、現実の流れ場を計測する場合のほかに、数値流体力学 (CFD) によるシミュレーション結果を画像で表現することも可視化と呼ばれる。CFDの特徴として、三次元計算の場合は空間内の値が(格子/粒子のあるところについては)全て求まることが挙げられる。したがって、三次元的な速度場情報から、流線や渦度の等値面、あるいは流跡線 (particle path) などを直接生成・可視化できる。