到達目標
1．連続の式，ベルヌーイの定理，運動量の式を説明でき，流体の平均速度，圧力，流体による力を計算できる．
2．ナビエ・ストークス方程式を説明でき，平行二面間の層流及び円管内の層流における諸量を計算できる．
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，ベルヌーイの定理，運動量の式を説明でき，流体の平均速度，圧力，流体による力を計算できる． | 連続の式，ベルヌーイの定理，運動量の式を説明できる． | 左記ができない |
| 評価項目2 | ナビエ・ストークス方程式を説明でき，平行二面間の層流及び円管内の層流における諸量を計算できる． | ナビエ・ストークス方程式を説明できる． | 左記ができない |
学科の到達目標項目との関係
準学士課程 2(2) 専門分野の知識と能力
専攻科課程 B-2 専門分野の知識と能力
JABEE B-2 専門分野の知識と能力
教育方法等
概要:
本授業は，企業で航空機開発の業務を担当していた教員が，その経験を活かし，流体運動の基礎理論及び粘性流体の解析手法について講義形式で授業を行うものである．
授業の進め方・方法:
授業は基本的に講義の形式をとり，適宜レポートを課す．
授業内容は授業計画に示す通り．
この科目は学修単位科目のため，事前・事後学習としてレポートを実施する．
授業90分間に対して180分以上は予習，復習やレポート作成の時間に充てること．
注意点:
各章末にある演習問題を繰り返し解き，十分に理解することが肝要である．不明な点がないよう各自しっかり復習し，わからなければ随時質問に訪れること．
授業の属性・履修上の区分
授業計画
|
|
週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
流体運動の基礎理論(1) |
流線，流脈線，流跡線について説明できる．
|
| 2週 |
流体運動の基礎理論(2) |
連続の式及びベルヌーイの定理を説明できる．オイラーの運動方程式を説明できる．
|
| 3週 |
流体運動の基礎理論(3) |
連続の式及びベルヌーイの定理を用いて，平均流速及び静圧を計算できる．
|
| 4週 |
流体運動の基礎理論(4) |
ピトー管及びベンチュリ管を用いた流速や流量の測定原理を説明できる．
|
| 5週 |
流体運動の基礎理論(5) |
運動量の法則を説明できる ．
|
| 6週 |
流体運動の基礎理論(6) |
流体が物体に及ぼす力を計算できる．
|
| 7週 |
流体運動の基礎理論(7) |
連続の式、ベルヌーイの定理、運動量の式を用いて、様々な流体基礎現象を解析できる．
|
| 8週 |
後期中間試験 |
試験実施
|
| 4thQ |
| 9週 |
答案返却 |
試験で出題された問題の解法を理解する．
|
| 10週 |
粘性流体の流れ(1) |
連続の式の一般形を導くことができる．
|
| 11週 |
粘性流体の流れ(2) |
ナビエ・ストークス方程式を導くことができる．
|
| 12週 |
粘性流体の流れ(3) |
層流と乱流を理解し，レイノルズ数及び臨界レイノルズ数を説明できる ．
|
| 13週 |
粘性流体の流れ(4) |
平行二面間の層流における流速分布及び流量を計算できる．
|
| 14週 |
粘性流体の流れ(5) |
円管内の層流における流速分布及び流量を計算できる．ハーゲン・ポアズイユの法則を説明できる。
|
| 15週 |
粘性流体の流れ(6) |
プラントルの混合距離を用いて，乱流における速度分布を計算できる．円管内乱流の速度分布を説明できる。
|
| 16週 |
後期定期試験 |
試験実施
|
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 |
| 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 | |
| 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 | |
| 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 | |
| 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 | 後12 |
| 理想気体の圧力、体積、温度の関係を、状態方程式を用いて説明できる。 | 4 | |
評価割合
| 試験 | 発表 | 相互評価 | 態度 | ポートフォリオ | レポート | 合計 |
| 総合評価割合 | 80 | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 | 100 |
| 基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 専門的能力 | 80 | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 | 100 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |