流体力学の基礎事項を学ぶ中で、流体の性質、流れの現象やその原理を理解し、実際の設計開発に適用できるような応用力を身につけることを目標とする。
概要:
容器内の静止流体、管内流れ、物体周りの流れにおける圧力、流速変化と物体に及ぼされる流体力の関係を学びながら、配管、ポンプ、ターボ機械、自動車、飛行機など様々な産業機械、輸送機械の設計開発に必要な基礎理論を理解する。
授業の進め方・方法:
現象の理解を第1目標とし、それに関連した基礎式との対応を説明を行う。また授業の単元と終了時に質問時間枠を設ける。
注意点:
説明をよく聞き、現象を頭の中でイメージできるように努める。試験問題は基本的に教科書の例題と課題レポートに準じるので定期試験前までに必ず配布演習問題のレポートを作成しておくこと.、
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
前期 |
1stQ |
1週 |
流体の性質と分類1 |
学習の目的を理解する。
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2週 |
流体の性質と分類2 |
流体の基本的性質を説明できる。
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3週 |
流体の性質と分類3 |
流体の分類について把握する。
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4週 |
流体の性質と分類4 |
流体でつかわれる単位と次元について理解する。
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5週 |
流れの基礎1 |
流れを表す基本的物理量について理解する。
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6週 |
流れの基礎2 |
様々な流れの種類について説明できる。
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7週 |
静止流体の力学1 |
静止流体中の圧力について理解する。
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8週 |
静止流体の力学2 |
面に働く静止流体力と圧力の関係、計算式を理解する。
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2ndQ |
9週 |
静止流体の力学3 |
浮力の原理を理解し、浮揚体の安定性について議論できる。
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10週 |
静止流体の力学4 |
相対的平均での圧力分布の把握と、応用問題が解ける。
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11週 |
準一次元流れ1 |
準一次元流れにおける連続の式の導出ができる。
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12週 |
準一次元流れ2 |
準一次元流れにおける質量保存則について内容を理解する。
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13週 |
準一次元流れ3 |
準一次元流れについてエネルギーバランスの原理を理解する。
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14週 |
準一次元流れ4 |
準一次元流れについてエネルギーバランスの式を導出できる。
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15週 |
準一次元流れ5 |
準一次元流れにおけるベルヌーイの法則を理解する。
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16週 |
準一次元流れ6 |
準一次元流れにおけるベルヌーイの法則の応用問題が解ける。
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後期 |
3rdQ |
1週 |
運動量の法則1 |
一般的な流れにおける質量保存則を理解する。
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2週 |
運動量の法則2 |
一般的な流れにおける運動量の法則を理解する。
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3週 |
運動量の法則3 |
一般的な流れにおける角運動量の法則を理解する。
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4週 |
管内の流れ1 |
管内流れの基本的性質(層流、乱流)、摩擦損失について理解する。
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5週 |
管内の流れ2 |
直円管内の流れ(層流、乱流)を理解し、関連する計算式を把握する。
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6週 |
管内の流れ3 |
拡大・縮小管内の流れを理解し、関連する計算式を把握する。
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7週 |
管内の流れ4 |
曲がる管内の流れを理解し、関連する計算式を把握する。
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8週 |
管内の流れ5 |
矩形管内の流れを理解し、関連する計算式を把握する。
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4thQ |
9週 |
物体周りの流れ1 |
物体周りの流れにより生ずる抗力と揚力を理解する。
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10週 |
物体周りの流れ2 |
円柱周りの流れを理解し、カルマン渦を説明できる。
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11週 |
物体周りの流れ3 |
円柱周りの流れに関係したロックイン現象を理解する。
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12週 |
流体の運動方程式1 |
3次元流体における連続の式を理解し、導出できる。
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13週 |
流体の運動方程式2 |
一般的な粘性法則と関連する式を理解する。
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14週 |
流体の運動方程式3 |
ナビエストークス方程式の内容について理解し説明できる。
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15週 |
流体の運動方程式4 |
非粘性極限であるオイラーの式を理解できる。
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16週 |
流体の運動方程式5 |
特殊な条件でのナビエストークス方程式の解析法を理解する。
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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 |
基礎的能力 | 数学 | 数学 | 数学 | 簡単な場合について、関数の極限を求めることができる。 | 3 | |
微分係数の意味や、導関数の定義を理解し、導関数を求めることができる。 | 3 | |
積・商の導関数の公式を用いて、導関数を求めることがができる。 | 3 | |
合成関数の導関数を求めることができる。 | 3 | |
三角関数・指数関数・対数関数の導関数を求めることができる。 | 3 | |
逆三角関数を理解し、逆三角関数の導関数を求めることができる。 | 3 | |
不定積分の定義を理解し、簡単な不定積分を求めることができる。 | 3 | |
置換積分および部分積分を用いて、不定積分や定積分を求めることができる。 | 3 | |
定積分の定義と微積分の基本定理を理解し、簡単な定積分を求めることができる。 | 3 | |
分数関数・無理関数・三角関数・指数関数・対数関数の不定積分・定積分を求めることができる。 | 3 | |
微分方程式の意味を理解し、簡単な変数分離形の微分方程式を解くことができる。 | 3 | |
簡単な1階線形微分方程式を解くことができる。 | 3 | |
定数係数2階斉次線形微分方程式を解くことができる。 | 3 | |