流体システム工学

科目基礎情報

学校 東京工業高等専門学校 開講年度 平成29年度 (2017年度)
授業科目 流体システム工学
科目番号 0062 科目区分 専門 / 選択
授業形態 授業 単位の種別と単位数 履修単位: 1
開設学科 機械工学科 対象学年 5
開設期 後期 週時間数 2
教科書/教材 必要に応じて、参考資料を配布する。
担当教員 田中 健太郎

到達目標

工学的応用問題への適用を通して流体力学への理解を深め、流体が関わる諸問題への技術的対応ができることを目標とする。

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流れを記述する基礎式を応用できる流れを記述する基礎式を理解できる流れの基礎式を理解できない
評価項目2代表的な流体機械の動作原理を説明できる代表的な流体機械の動作原理を理解できる代表的な流体機械の動作原理を理解できない
評価項目3数値解析について説明できる数値解析について理解できる数値解析について理解できない

学科の到達目標項目との関係

JABEE (d) 説明 閉じる
学習・教育目標 C6 説明 閉じる

教育方法等

概要:
流れを記述する基礎式(連続の式、運動方程式、ベルヌーイの式)を正しく理解し、応用する力を身につける。いくつかの流体機械を題材にして、その動作原理を理解する。また最近の流体機械設計では欠かせない数値解析についても、その基礎を理解する。
授業の進め方・方法:
流体力学で習得した基本的事項を発展させて、流体機械の動作原理、基礎的な構造を理解する。
注意点:
本科目の履修前に、質量・運動量・エネルギーの保存則について復習しておくことが望ましい。
授業の予習・復習及び演習については自学自習により取り組み学修すること。

授業計画

授業内容 週ごとの到達目標
後期
3rdQ
1週 力学の復習 質点系の力学、特に運動量とエネルギーの保存側を再確認する。
2週 流体力学の基礎 連続体としての流体の扱いを理解
する。
3週 流体力学の基礎 連続の式、運動方程式、ベルヌーイの式を導出する。
4週 工学的応用1 圧力測定、流速測定の方法を理解する。
5週 粘性抵抗 ナビエ・ストークスの式を理解する。
6週 粘性抵抗 ナビエ・ストークスの式を理解する。
7週 工学的応用2 流体潤滑の原理を理解する。
8週 相似則と無次元数 レイノルズ数を理解する。
4thQ
9週 流体機械1 管内流れと損失について理解する。
10週 流体機械2 ポンプの動作原理、構造を理解する。
11週 流体機械3 水車の動作原理、構造を理解する。
12週 流体機械4 送風機、圧縮機の動作原理、構造を理解する
13週 流体機械5 油圧シリンダーの動作原理、構造を理解する。
14週 数値解析の基礎 数値解析の必要性を理解し、その基礎についての知識を得る。
15週 数値解析の基礎 数値解析の必要性を理解し、その適用例についての知識を得る。
16週 授業の振り返り 授業の振り返り

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。3
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。3
圧縮性流体と非圧縮性流体の違いを説明できる。3
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。3
絶対圧力およびゲージ圧力を説明できる。3
パスカルの原理を説明できる。3
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。3
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。3
物体に作用する浮力を計算できる。3
定常流と非定常流の違いを説明できる。3
流線と流管の定義を説明できる。3
質量保存則と連続の式を説明できる。3
連続の式を理解し、諸問題の流速と流量を計算できる。3
オイラーの運動方程式を説明できる。3
ベルヌーイの式を理解し、流体の諸問題に適用できる。3
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。3
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。3
層流と乱流の違いを説明できる。3
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。3
円管内層流および円管内乱流の速度分布を説明できる。3
ハーゲン・ポアズイユの法則を説明できる。3
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。3
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。3
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。3
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。3
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。3
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。3

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10000000100
基礎的能力10000000100
専門的能力0000000
分野横断的能力0000000