概要:
エネルギー変換機械には、大別して熱機関と流体機械があり、熱機関には内燃機関と外燃機関、流体機械にはポンプ、水車、油圧機器などがある。これらのエネルギー変換機械は自動車、航空機や発電設備に使用されており、私達の生活において必要不可欠なものである。これらの機械の構造、動作原理、用途を理解することが、本科目の目的である。さらに、エネルギー変換機械の出力や効率を理論的に導くことができるよう、熱力学や水力学の基礎をしっかり築くことも本講義の目標である。
授業の進め方・方法:
下記の授業計画に沿ってエネルギー変換機械の構造と動作原理について説明する。熱機関は熱力学、流体機械は水力学と密接に関係しているので、これらの力学を復習しながら講義を進める。理解を深めるため、練習問題や演習レポートに取り組んでもらう。
注意点:
講義は、板書・教員配布プリントにより進めるが、口頭で説明した内容についても、重要な事項はノートをとるようにしてもらいたい。また、本科目は、水力学、熱力学と深く関係しているので、講義にはこれらの教科書を持参するとよい。
| 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 | 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 | |
| 圧縮性流体と非圧縮性流体の違いを説明できる。 | 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 | |
| パスカルの原理を説明できる。 | 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 | |
| 平面や曲面に作用する全圧力および圧力中心を計算できる。 | 4 | |
| 物体に作用する浮力を計算できる。 | 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 | |
| 質量保存則と連続の式を説明できる。 | 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 | |
| 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 | |
| 運動量の法則を理解し、流体が物体に及ぼす力を計算できる。 | 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 | |
| 円管内層流および円管内乱流の速度分布を説明できる。 | 4 | |
| ハーゲン・ポアズイユの法則を説明できる。 | 4 | |
| ダルシー・ワイスバッハの式を用いて管摩擦損失を計算できる。 | 4 | |
| ムーディー線図を用いて管摩擦係数を求めることができる。 | 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 | |
| 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 | |
| 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 | |