概要:
理想流体の運動を基礎方程式を用いて理解し、説明できる。
ポテンシャル流を理解し、解析できる。
流れの中に置かれた物体に作用する力を理解し、説明できる。
授業の進め方・方法:
本講義では完全流体力学理論と粘性の影響を物理的に把握するとともに数学を用いて理論的に行う．
講義形式は講義および英語文献等の輪読である．
注意点:
授業中に出される演習課題に自学自習により取り組むこと．演習問題は添削後，目標が達成されていることを確認し，返却します．
成績評価について
本年度，定期試験の代わりとして行われる発表の評価は，5段階評価で３を標準とし，100点満点で３の評定が85点となるように計算した。それを学生による相互評価と教員による発表評価を１：１の割合で平均して成績評価の八割とする。
遠隔授業の課題の評価平均を100点満点に換算し，それを成績評価の二割とする。
合格点は発表+課題点が60点以上であり，本年度は不合格者には再試験は行わない。
|
|
週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
0.ガイダンス
1. 数学基礎の確認
|
本講義の意義と授業の進め方を理解する．
ベクトル演算の基本を確認する．
|
| 2週 |
2.ラグランジュの方法による基礎方程式の導出 |
ラグランジュの運動方程式，連続の式を理解する．
|
| 3週 |
2.ラグランジュの方法による基礎方程式の導出2 |
ラグランジュの運動方程式，連続の式を理解する．
|
| 4週 |
3. オイラーの方法による基礎方程式の導出 |
オイラーの運動方程式, 連続の式を理解する．
|
| 5週 |
3. オイラーの方法による基礎方程式の導出2
4. 流線、渦度の数学的理解 |
オイラーの運動方程式, 連続の式を理解する．
流線，渦度の概念を理解する．
|
| 6週 |
5. ベルヌーイの式 |
ベルヌーイの式が理解でき，現象に対する適用ができる．
|
| 7週 |
6.非圧縮性２次元流れ解析の基礎 |
流れ関数，複素ポテンシャルを理解し二次元の流れが解析できることを理解する
|
| 8週 |
6.非圧縮性２次元流れ解析の基礎2 |
流れ関数，複素ポテンシャルを理解し二次元の流れが解析できることを理解する
|
| 2ndQ |
| 9週 |
6.非圧縮性２次元流れ解析の基礎3 |
流れ関数，複素ポテンシャルを理解し二次元の流れが解析できることを理解する
|
| 10週 |
7.翼理論 |
完全流体理論より揚力が導かれることを理解し，翼の性質を理解する．
|
| 11週 |
7.翼理論2 |
完全流体理論より揚力が導かれることを理解し，翼の性質を理解する．
|
| 12週 |
抗力 |
抗力について発生原因を理解し，式を説明できる．
|
| 13週 |
抗力 |
抗力について発生原因を理解し，式を説明できる．
|
| 14週 |
ナビエストークス方程式 |
粘性流体を支配するナビエストークス方程式を導出し，その意味を理解する．
|
| 15週 |
境界層 |
境界層について説明できる．
|
| 16週 |
定期試験
|
|
| 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 |
| 専門的能力 | 分野別の専門工学 | 機械系分野 | 熱流体 | 圧縮性流体と非圧縮性流体の違いを説明できる。 | 4 | |
| 流体の定義と力学的な取り扱い方を理解し、適用できる。 | 4 | |
| 流体の性質を表す各種物理量の定義と単位を理解し、適用できる。 | 4 | |
| ニュートンの粘性法則、ニュートン流体、非ニュートン流体を説明できる。 | 4 | |
| 絶対圧力およびゲージ圧力を説明できる。 | 4 | |
| 液柱計やマノメーターを用いた圧力計測について問題を解くことができる。 | 4 | |
| 質量保存則と連続の式を説明できる。 | 4 | |
| ピトー管、ベンチュリー管、オリフィスを用いた流量や流速の測定原理を説明できる。 | 4 | |
| 定常流と非定常流の違いを説明できる。 | 4 | |
| 流線と流管の定義を説明できる。 | 4 | |
| 連続の式を理解し、諸問題の流速と流量を計算できる。 | 4 | |
| オイラーの運動方程式を説明できる。 | 4 | |
| ベルヌーイの式を理解し、流体の諸問題に適用できる。 | 4 | |
| 層流と乱流の違いを説明できる。 | 4 | |
| レイノルズ数と臨界レイノルズ数を理解し、流れの状態に適用できる。 | 4 | |
| 流れの中の物体に作用する抗力および揚力について説明できる。 | 4 | |
| 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。 | 4 | |
| 抗力について理解し、抗力係数を用いて抗力を計算できる。 | 4 | |
| 揚力について理解し、揚力係数を用いて揚力を計算できる。 | 4 | |
| 建設系分野 | 水理 | ベルヌーイの定理を理解している。 | 4 | |
| ベルヌーイの定理の応用（ベンチュリーメータなど） の計算ができる。 | 4 | |
| 連続の式について理解している。 | 4 | |
| 連続の式について説明できる。 | 4 | |
| 完全流体の運動方程式(Eulerの運動方程式)を説明できる。 | 4 | |
| 円管内の層流の流速分布（ハーゲン・ポアズイユの法則）を理解している。 | 4 | |
| 層流と乱流について、説明できる。 | 4 | |