流体工学

科目基礎情報

学校 長野工業高等専門学校 開講年度 令和06年度 (2024年度)
授業科目 流体工学
科目番号 0032 科目区分 専門 / 必修
授業形態 授業 単位の種別と単位数 学修単位: 4
開設学科 機械工学科 対象学年 4
開設期 通年 週時間数 2
教科書/教材 教科書:菊山功嗣・佐野勝志「流体システム工学」,共立出版
担当教員 相馬 顕子

到達目標

学習・教育目標(D-1),(D-2)は,ベルヌーイの定理と連続の式を理解しており,ベルヌーイの定理と連続の式を利用して応用問題が解答できることとする.

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
流体におけるエネルギー保存の概念ベルヌーイの定理と連続の式を利用して応用問題が解ける.ベルヌーイの定理と連続の式の意味を説明できる.ベルヌーイの定理と連続の式を記述できない.
流体運動にともない発生する力の計算流体と物体相互にに及ぼす力を計算できる.流体と物体相互に及ぼす力を説明できる.流体と物体相互に及ぼす力を説明できない.
流体運動に伴う損失の発生摩擦や管路形状により発生する管路損失を計算できる.摩擦や管路形状により発生する管路損失を説明できる.摩擦や管路形状により発生する損失を説明できない.

学科の到達目標項目との関係

D D-1 説明 閉じる
D D-2 説明 閉じる

教育方法等

概要:
機械技術者に必要な流体工学全般を扱う.流体の物理的特性と流れの現象について理解した後に,流体が機械や機械部品にどのような作用を及ぼすか理解する.
授業の進め方・方法:
・授業方法は講義を中心とする.
・適宜,演習問題をレポートとして課すので,期限に遅れず提出すること.
 この科目は学修単位科目であり,授業時間30時間に加えて,自学自習時間60時間が必要である.
注意点:
<成績評価>定期試験(100%)で評価する.定期試験の重みは前期末50%,後期中間25%,学年末試験25%とする.
 学習・教育目標(D-1)と(D-2)は,総合して評価し、60%以上の達成で合格とする.
<オフィスアワー>講義日の16:00~17:00,講義担当教員の居室など
<先修科目・後修科目>先修科目は,工業力学,後修科目は,伝熱工学Ⅰ,流体機械,内燃機関となる.
<備考>授業の理解のためには線形代数,微分・積分,力学の基礎を理解している必要がある.

授業の属性・履修上の区分

アクティブラーニング
ICT 利用
遠隔授業対応
実務経験のある教員による授業

授業計画

授業内容 週ごとの到達目標
前期
1stQ
1週 流れの諸性質(工学分野における流体力学) 工業分野における流体の特徴などが説明できる.
2週 流れの諸性質(物理的性質) 流体の各種物理量を説明できる.
3週 流体の静力学(圧力、重力作用下にある流体の圧力) 絶対圧とゲージ圧が説明できる.静止流体に作用する力を説明できる.
4週 流体の静力学(パスカルの原理、液柱計) パスカルの原理を理解し、マノメータによる圧力測定の原理を説明できる.
5週 流体の静力学(壁面に働く力) 全圧力と圧力中心を理解し,壁面に作用する力を計算できる.
6週 流体の静力学(浮力) 浮力と浮揚体を説明できる.浮力の計算ができる.
7週 流体の静力学に関する諸現象 静力学で説明できる現象を理解する.
8週 流れの基礎(定常流、非定常流) 1次元の連続の式,運動方程式で定常流,非定常流を表現できる.
2ndQ
9週 流れの基礎(一様流、非一様流) 1次元の連続の式,運動方程式で一様流,非一様流を表現できる.
10週 一次元流れ(連続の式、ベルヌーイの定理) 連続の式とベルヌーイの定理を理解することができる.
11週 一次元流れ(ベルヌーイの定理の応用1) ベルヌーイの定理を利用して計算できる.
12週 一次元流れ(ベルヌーイの定理の応用2) 連続の式とベルヌーイの定理を利用して計算できる.
13週 運動量の法則 運動量理論を理解して説明できる.
14週 運動量の法則の応用(1) 運動量の法則を理解して応用できる.
15週 運動量の法則の応用(2) 運動量の法則,連続の式とベルヌーイの定理を利用して計算できる.
16週 前期末試験 前期に学習した内容を振り返り,自己評価を行うことができる.
後期
3rdQ
1週 管内流 層流と乱流、速度分布,レイノルズ数における流れの評価を理解できる.
2週 円管流れの流動損失 ハーゲン・ポアズイユ流れの速度分布,管摩擦係数を導くことができる.円管内の圧力損失を理解して計算できる.
3週 内部流における流動損失 単純な内部流における流動損失を計算できる.
4週 物体まわりの流れと流体力(境界層、流体力) 境界層を理解して流体が物体に及ぼす力を理解できる.
5週 物体まわりの流れと流体力(円柱と翼まわりの流体力) 物体まわりの流体力を計算できる.
6週 流体計測 圧力測定、流量測定の原理が説明できる.
7週 後期中間達成度評価 後期前半にて学習した内容を振り返り,自己評価を行う事ができる.
8週 流れの相似性 流れの相似性を理解できる.
4thQ
9週 流体運動の基礎式 ラグランジュの方法とオイラーの方法を理解して説明することができる.
10週 流体機械の概要 流体機械の概要を理解して説明できる.
11週 流体機械(ポンプの性能1) ポンプの構造と分類を理解して説明できる.
12週 流体機械(ポンプの性能2) ポンプの性能について計算ができる.
13週 流体機械(ポンプの性能3) ポンプの選定ができる.
14週 流体機械(水車の性能) 水車の構造と分類を理解して説明できる.
15週 学年末試験 後期後半に学習した内容を振り返り,自己評価を行うことができる.
16週 まとめ

評価割合

前期末試験後期中間試験学年末試験合計
総合評価割合502525100
配点502525100