本授業を通じて、流体の性質、流体の流れに関する現象やその原理を理解し、実際の設計開発に適用できる応用力を身につけることを目標とする。具体的には以下の項目を到達目標とする。
(1)圧力の概念を理解し、パスカルの原理、マノメーター、アルキメデスの原理に応用し説明することができる。
(2)一次元流れにおいて連続の式およびベルヌーイの定理を理解し、様々な工学的問題に応用し説明することができる。
(3)粘性、層流、乱流の概念を理解し、損失を考慮した管内流れの計算に応用し 説明することができる。
(4)境界層の概念を理解し、様々な工学的問題に応用し説明することができる。
(5)物体に作用する抗力と揚力の概念を理解し、様々な工学的問題に応用し説明することができる。
概要:
流体力学は機械工学の根幹をなす分野のひとつである。流体力学の応用例は身の回りのあらゆる領域にわたり、流体力学の理解なくしては工学問題を解決することができない。一方、流体の運動は視覚的に直接認識できないことがしばしばみられ、流体力学の理解を妨げる要因のひとつとなっている。本講義においては(1)流体力学の基礎を正しく理解できること、(2)現象を正しく定式化し工学問題を解くことができること、(3)現象を正しくイメージし説明できることに重点を置いた講義および演習を行う。
授業の進め方・方法:
指定の教科書を基本に講義を進め、必要に応じて他の専門書の内容を追加する。その際、資料は別途配布する。様々な工学問題に対する応用力を身に付けるため、演習問題を解き、解法や考え方を解説する。
注意点:
本科目は学修単位科目である。単位取得のためには、事前課題や演習課題を通じて積極的な自学自習が求められる。課題においては、解答が正解か否かのみならず、提出物としてふさわしい体裁が整っているかも評価対象とする。中間試験終了時および期末試験終了時の両方の成績が合格点に達している場合に単位を認定する。
なお、授業中に演習問題を課すので、関数電卓を持参すること。
| 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 | |
| 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 | |
| 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 | |