水力学ⅠB

科目基礎情報

学校 豊田工業高等専門学校 開講年度 平成31年度 (2019年度)
授業科目 水力学ⅠB
科目番号 14203 科目区分 専門 / 選択必修2
授業形態 講義 単位の種別と単位数 学修単位: 2
開設学科 機械工学科 対象学年 4
開設期 後期 週時間数 2
教科書/教材 「水力学・流体力学」 市川常雄 著 (朝倉書店) ISBN:978-4-254-23536-4
担当教員 小谷 明

到達目標

(ア)平行二面間の層流と円管内の層流の現象を理解できる。
(イ)レイノルズ数を理解し計算できる。臨界レイノルズ数が理解し使用できる。層流と乱流を理解できる。
(ウ)粘性摩擦応力、レイノルズの応力、うず度、混合距離、層流底層、境界層、境界層の排除厚さを理解できる。
(エ)助走区間の流れを理解し、管摩擦損失や管路における圧力損失を計算できる。
(オ)開きょを理解し、簡単なモデルに対して計算できる。
(カ)物体に働く力、圧力抵抗、摩擦抵抗、回転円板、揚力、翼を理解し、簡単なモデルに対して計算できる。

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(ア)層流と乱流を理解し、レイノルズ数を計算できる。 層流と乱流を理解できる。層流と乱流を理解できない。
評価項目(イ)助走区間の流れを理解し、管摩擦損失や管路における圧力損失が計算できる。助走区間の流れを理解できる。助走区間の流れを理解できない。
評価項目(ウ)物体に働く力を理解し、簡単なモデルに対して計算できる。物体に働く力を理解できる。物体に働く力を理解できない。

学科の到達目標項目との関係

学習・教育到達度目標 C2-3
JABEE d
本校教育目標 ①

教育方法等

概要:
流体の力学に関する学問は、飛行機、自動車、扇風機などの周りの流れ、エアコンの吹き出し口、ポンプや配管システムなどの内部の流れなどが、それぞれの商品やシステムの性能向上に関与している。水力学Ⅰは、流体の力学に関する基礎知識と基本的な解析方法と計算方法を学び、本学科の「水力学Ⅱ」と専攻科の「流れ学」への橋渡しをする。この科目は企業で流体を扱う機械の設計を担当していた教員が、その経験を活かし、粘性流体の流れ、管路と開きょ、抗力と揚力の基礎理論の理解と基本的な解析方法および計算方法について講義形式で授業を行うものである。
授業の進め方と授業内容・方法:
自学自習内容として、毎回の授業内容に相当する学習課題を指定された期日までに提出すること。
注意点:
事前に履修・修得が望ましい科目:基礎解析Ⅲ、応用物理学。
試験・課題ではキーワードを入れて論理的に記述し、常に単位を書くこと。
本講義は水力学IAの内容を理解していることを前提としている。

授業計画

授業内容・方法 週ごとの到達目標
後期
1週 粘性流体の流れ(1):層流と乱流、平行二面間の層流、円管内の層流 平行二面間の層流と円管内の層流の現象を理解できる。
2週 粘性流体の流れ(1):層流と乱流、平行二面間の層流、円管内の層流 平行二面間の層流と円管内の層流の現象を理解できる。
3週 粘性流体の流れ(2):レイノルズ数と臨界レイノルズ数、乱流の速度分布、境界層 レイノルズ数を理解し計算できる。臨界レイノルズ数が理解し使用できる。層流と乱流を理解できる。
4週 粘性流体の流れ(2):レイノルズ数と臨界レイノルズ数、乱流の速度分布、境界層 乱流の速度分布、境界層を理解できる。
5週 管路と開きょ(1):円管における圧力損失、円管における管摩擦、ムーディ線図 助走区間の流れを理解し、管摩擦損失や管路における圧力損失が計算できる。
6週 管路と開きょ(1):円管における圧力損失、円管における管摩擦、ムーディ線図 助走区間の流れを理解し、管摩擦損失や管路における圧力損失が計算できる。
7週 管路と開きょ(2):円管以外の管摩擦、管路における諸損失、管路の総損失と流量 助走区間の流れを理解し、管摩擦損失や管路における圧力損失が計算できる。
8週 管路と開きょ(2):円管以外の管摩擦、管路における諸損失、管路の総損失と流量 助走区間の流れを理解し、管摩擦損失や管路における圧力損失が計算できる。
9週 管路と開きょ(2):円管以外の管摩擦、管路における諸損失、管路の総損失と流量 助走区間の流れを理解し、管摩擦損失や管路における圧力損失が計算できる。
10週 管路と開きょ(3):開きょ 開きょを理解し、簡単なモデルに対し、計算できる。
11週 抗力と揚力(1):物体まわりの流体現象、物体に働く力、圧力抵抗、摩擦抵抗、回転円板 物体に働く力、圧力抵抗、摩擦抵抗、回転円板を理解できる。
12週 抗力と揚力(1):物体まわりの流体現象、物体に働く力、圧力抵抗、摩擦抵抗、回転円板 物体に働く力、圧力抵抗、摩擦抵抗、回転円板を理解できる。
13週 抗力と揚力(1):物体まわりの流体現象、物体に働く力、圧力抵抗、摩擦抵抗、回転円板 物体に働く力、圧力抵抗、摩擦抵抗、回転円板を理解できる。
14週 抗力と揚力(2):揚力、翼 揚力、翼を理解できる。
15週 抗力と揚力(2):揚力、翼 揚力、翼を理解できる。
16週

評価割合

中間試験定期試験課題合計
総合評価割合305020100
専門的能力305020100