到達目標
1. 非圧縮粘性流体の運動を理解し説明でき,二次元粘性流れの厳密解を導出できる.
2. 理想流体の運動を理解し説明でき,代表的なポテンシャル流れを解析できる.
3. 圧縮性流体における各種保存則を理解し説明でき,ラバルノズル内の流れ,および衝撃波の解析に適用できる.
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 | 連続の式,およびナビエ・ストークス方程式を理解し説明でき、二次元粘性流れの厳密解を導出できる. | 連続の式,およびナビエ・ストークス方程式を用いて二次元粘性流れの厳密解を導出できる. | 連続の式,およびナビエ・ストークス方程式を用いて二次元粘性流れの厳密解を導出できない. |
評価項目2 | 複素速度ポテンシャルによるポテンシャル流れの表現を理解し説明でき,代表的なポテンシャル流れを解析できる. | 複素速度ポテンシャルで表現された代表的なポテンシャル流れを解析できる. | 複素速度ポテンシャルで表現された代表的なポテンシャル流れを解析できない. |
評価項目3 | 圧縮性流体の性質および各種保存則を理解し説明でき,ラバルノズル内の流れ,および衝撃波の解析に適用できる. | 圧縮性流体における各種保存則を用いてラバルノズル内の流れ,および衝撃波を解析できる. | 圧縮性流体における各種保存則を用いてラバルノズル内の流れ,および衝撃波を解析できない. |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
流体力学Ⅰで学んだ知識をもとに、理想流体、粘性流体および圧縮性流体の運動を数学的に表現し解析するための基礎知識を習得し,流体に関連する課題解決に適用するための基礎的能力を養う.
授業の進め方・方法:
事前に行う準備学習:
数学(指数・対数,積分),物理(仕事,エネルギ,動力),機械エネルギー基礎,流体力学Ⅰ,および熱力学Ⅰについて理解していること。
学習上の留意点:
予習復習を怠らないこと。身の回りにある流れに興味関心を持ち、授業との関連性を考えること。
関連する科目:
力学基礎,機械エネルギー基礎,流体力学Ⅰ,熱力学Ⅰ
学習上の助言:
導出した式や単位は、単に暗記するのではなく、それらの表わす意味を、専門用語を用いて文章として説明できるように心がけることが、理解をより一層深める。
注意点:
教育到達目標評価 中テスト(40%)(B),期末試験(40%)(B),小テスト・課題(20%)(B)
本科目は学修単位(2単位)の授業であるため、履修時間は授業時間30時間と授業時間以外の学修(予習・復習、課題・テスト等のための学修)を併せて90時間である。
自学自習の成果は課題によって評価する。
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 |
後期 |
3rdQ |
1週 |
ガイダンス(1.0h) 連続の式①(1.0h) |
学習意義,授業計画,評価方法を理解し学習に生かすことができる. 質量保存則を流れに適用し,一次元流れにおける連続の式を導出できる.
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2週 |
連続の式②(2h) |
質量保存則を流れに適用し,二次元流れにおける連続の式を導出できる.
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3週 |
理想流体の運動方程式(2h) |
理想流体の一次元,および二次元流れの運動方程式を導出できる.
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4週 |
粘性流体の運動方程式(2h) |
粘性流体の二次元流れにおける運動方程式(Navier-Stokes方程式)を導出できる.
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5週 |
二次元粘性流れの厳密解(2h) |
平行平板間の層流の厳密解を導出でき,ポアズイユ流れ,クエット流れについて理解し説明できる。
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6週 |
ポテンシャル流れ①(2h) |
渦度,速度ポテンシャル,および流れ関数の定義を理解し説明できる。
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7週 |
ポテンシャル流れ②(2h) |
複素速度ポテンシャルを用いて代表的な流れ(一様流れ,吹き出し,自由渦,円柱周りの流れ)を表現でき,流れの様子を説明できる。
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8週 |
中テスト |
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4thQ |
9週 |
中テストの解答解説(1h) 圧縮性流体力学の基礎①(1h)
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中テストの間違えた箇所の正答を理解できる。 圧縮性流体における各保存則(質量、運動量、エネルギー)を理解し説明できる。
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10週 |
圧縮性流体力学の基礎②(2h) |
圧縮性流体における各保存則(質量、運動量、エネルギー)を理解し説明できる。
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11週 |
圧縮性流体力学の基礎③(2h) |
等エントロピー変化の基礎的事項(よどみ点状態、流れの圧縮性、音速およびマッハ数)
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12週 |
準一次元定常等エントロピー流れ①(2h) |
流れの性質を理解し,ラバルノズルの流れを説明できる.
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13週 |
準一次元定常等エントロピー流れ②(2h) |
流れの性質を理解し,ラバルノズルの流れを説明できる.
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14週 |
衝撃波(2h) |
衝撃波の一般的性質を理解し説明できる.
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15週 |
期末試験 |
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16週 |
期末試験の解答解説(2h) |
期末試験の間違えた箇所の正答を理解できる。
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モデルコアカリキュラムの学習内容と到達目標
分類 | 分野 | 学習内容 | 学習内容の到達目標 | 到達レベル | 授業週 |
評価割合
| 中テスト | 期末試験 | 小テスト・課題 | 合計 |
総合評価割合 | 40 | 40 | 20 | 100 |
基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 |
専門的能力 | 40 | 40 | 20 | 100 |
分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 |