到達目標
１．流体の基本的性質を理解し、流体の分類を説明できる。（A-4）
２．静止流体力学における微小面積（体積）にかかる力（モーメント）を積分して全体の力を求める手順を理解できる。（A-4）
３．連続の式、ベルヌーイの定理、運動量保存則の力学的根拠を説明でき、それらの応用問題を解くことができる。（A-4）
４．次元解析と相似則の理論を理解し、代表的な無次元数の意味を説明できる。（A-4）
５．境界層、はく離、後流など、流れの中に置かれた物体の周りで生じる現象を説明できる。（A-4）
ルーブリック
| 理想的な到達レベルの目安 | 標準的な到達レベルの目安 | 未到達レベルの目安 |
| 評価項目1 | 流体の基本的性質と流体の分類を説明できる | 流体の基本的性質と流体の分類を理解できる | 流体の基本的性質と流体の分類を理解できない |
| 評価項目2 | 静止流体力学における微小面積（体積）にかかる力（モーメント）を積分して全体の力を求める手順を説明できる | 静止流体力学における微小面積（体積）にかかる力（モーメント）を積分して全体の力を求める手順を理解できる | 静止流体力学における微小面積（体積）にかかる力（モーメント）を積分して全体の力を求める手順を理解できない |
| 評価項目3 | 連続の式、ベルヌーイの定理、運動量保存則の力学的根拠、およびそれらの応用問題を説明できる | 連続の式、ベルヌーイの定理、運動量保存則の力学的根拠、およびそれらの応用問題を理解できる | 連続の式、ベルヌーイの定理、運動量保存則の力学的根拠、およびそれらの応用問題を理解できない |
| 評価項目4 | 次元解析と相似則の理論および代表的な無次元数の意味を説明できる | 次元解析と相似則の理論および代表的な無次元数の意味を理解できる | 次元解析と相似則の理論および代表的な無次元数の意味を理解できない |
| 評価項目5 | 境界層、はく離、後流など、流れの中に置かれた物体の周りで生じる現象を説明できる | 境界層、はく離、後流など、流れの中に置かれた物体の周りで生じる現象を理解できる | 境界層、はく離、後流など、流れの中に置かれた物体の周りで生じる現象を理解できない |
学科の到達目標項目との関係
学習・教育到達度目標 A-4
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JABEE b
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JABEE d
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JABEE e
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教育方法等
概要:
流体の基本的性質，静止流体に働く力，理想流体の運動，エネルギー保存，粘性流体の運動を記述する基礎式など，流体運動を理解するために必要な考え方を習得する。
授業の進め方・方法:
予備知識：質量保存の法則、エネルギー保存の法則、運動量保存の法則など力学の基本法則と、高校数学（代数幾何、基礎解析、微積分）を理解し、関数電卓を使えること。
講義室：5M教室
授業形式：講義と演習、事前事後学習として課題を出す。
学生が用意するもの：教科書、ノート、電卓
注意点:
評価方法：4回の定期試験と授業中の発表で評価する。試験成績M1，発表点M2のとき、M1×(100-M2)/100＋M2を評点とし、60点以上が合格。四半期ごとのM2上限を一人当たり20点とする。
自己学習の指針：授業では公式や定理の証明をしています。復習用のプリントに加え、自己学習でもう一度、証明や導出問題にチャレンジしてください。暗記ではなく、論理の理解に努めてください。そうすることで、流体力学の発展的な問題への対応力が身に付きます。
授業の属性・履修上の区分
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
連続の式とベルヌーイの定理の導出、それらを用いた応用問題。 |
連続の式とベルヌーイの定理について力学的根拠を説明でき、応用問題を解ける。
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| 2週 |
運動量保存則の概念説明、検査体積と流管の定義。それらを用いた内部流れの応用問題。 |
運動量保存則について力学的根拠を説明でき、内部流れの単純な系の応用問題を解ける。
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| 3週 |
運動量保存則を用いた噴流の応用問題。 |
運動量保存則を用いて噴流の応用問題を解ける。
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| 4週 |
運動量保存則を用いた水車の動力計算理論。 |
運動量保存則を用いて水車の応用問題を解ける。
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| 5週 |
角運動量保存則を用いた応用問題。 |
角運動量保存則を用いてポンプ羽根車の問題を解ける。
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| 6週 |
連続の式、ベルヌーイの定理、運動方程式を用いた一次元流れの総合問題。 |
連続の式、ベルヌーイの定理、運動方程式を応用して一次元流れ問題を解ける。
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| 7週 |
連続の式、ベルヌーイの定理、運動方程式を用いて、音速の式とハーゲンポアズイユの式を導く。 |
音速の式とハーゲンポアズイユの式を理論的に導出できる。
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| 8週 |
前期中間試験 |
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| 2ndQ |
| 9週 |
遠心ポンプ羽根車の設計理論（１）九州トリシマ |
遠心ポンプ羽根車を題材として、速度三角形と運動量方程式を用いた羽根車設計ができる。
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| 10週 |
遠心ポンプ羽根車の設計理論（２）九州トリシマ |
遠心ポンプ羽根車を題材として、速度三角形と運動量方程式を用いた羽根車設計ができる。
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| 11週 |
N-S方程式の無次元化、ロード・レイリーの方法。 |
ロードレイリーの方法を用いて無次元数を導出できる。
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| 12週 |
バッキンガムのπ定理、代表的な無次元数。 |
バッキンガムのπ定理を用いて無次元数を導出できる。
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| 13週 |
境界層の概念、ダランベールの背理からプラントルの境界層理論へ。 |
境界層の概念、ダランベールの背理からプラントルの境界層理論への流れを説明できる。
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| 14週 |
境界層方程式、排除厚さ、運動量厚さ。境界層のはく離、乱流遷移、乱流境界層。 |
境界層理論の基礎、層流境界層と乱流境界層について説明できる。
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| 15週 |
翼に働く抗力と揚力、翼の性能曲線、失速角、翼のアスペクトレシオ。 |
翼に働く抗力と揚力、翼の性能曲線、失速角、翼のアスペクトレシオを説明できる。
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| 16週 |
前期定期試験 |
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評価割合
| 試験 | 発表 | 相互評価 | 態度 | ポートフォリオ | その他 | 合計 |
| 総合評価割合 | 80 | 20 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 |
| 基礎的能力 | 0 | 10 | 0 | 0 | 0 | 0 | 10 |
| 専門的能力 | 80 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 80 |
| 分野横断的能力 | 0 | 10 | 0 | 0 | 0 | 0 | 10 |