流体力学

科目基礎情報

学校	和歌山工業高等専門学校	開講年度	2017
授業科目	流体力学
科目番号	0013	科目区分	専門 / 必修
授業形態	授業	単位の種別と単位数	履修単位: 2
開設学科	知能機械工学科	対象学年	4
開設期	通年	週時間数	2
教科書/教材	坂田光雄・坂本雅彦著 流体の力学 コロナ社
担当教員	早坂 良

到達目標

流体工学のエネルギー保存則を表すベルヌーイの定理を理解し、実際の管路設計等に応用できる能力を身に付ける。また、ナビエ・ストークスの運動方程式の意味がわかるレベルに到達する。

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
理想流体の運動	理想流体の運動を理解し、他条件でも解析ができる	理想流体の運動を理解している	理想流体の運動を理解していない
ベルヌーイの定理と運動量保存	ベルヌーイの定理と運動量保存を理解し、他条件でも解析ができる	ベルヌーイの定理と運動量保存を理解している	ベルヌーイの定理と運動量保存を理解していない
粘性流体の運動	粘性流体の運動を理解し、他条件でも解析ができる	粘性流体の運動を理解している	粘性流体の運動を理解していない
管路内の圧力損失	管路内の圧力損失の計算ができる	管路内の圧力損失を理解している	管路内の圧力損失を理解していない

教育方法等

概要:

水・空気に代表される「流体」の特性とその流れの力学の基本的事項を理解する。流体の粘性、圧縮性が運動に果たす役割、静止流体の圧力や浮力、流体運動を支配する連続の方程式、オイラーの運動方程式、ベルヌーイの定理、ナビエ・ストークスの運動方程式を学習する。

授業の進め方・方法:

[15分]前回の課題レポートの解説　[60分]基本事項の確認　[15分]課題レポート

注意点:

・事前学習：教科書を一読すること
・事後学習：授業中に行った演習問題の復習をし，値により結果がどのように変化するか考察すること。課題レポートが終わっていない場合は取り組み、必ず提出すること。

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
前期
	1stQ
		1週	流体力学・流体工学の概説、レイノルズ数	本授業の全体論とレイノルズ数について説明できる。
		2週	理想流体の運動　　　流れの観察、連続の方程式	流れの観察、連続の方程式を説明できる。
		3週	理想流体の運動　　　定常流と非定常流、オイラーの運動方程式	定常流と非定常流の違いを説明できる、オイラーの運動方程式を導出できる。
		4週	理想流体の運動　　　流線と流管、流れ関数	流線と流管、流れ関数について説明できる。
		5週	理想流体の運動　　　ベクトルの内積と外積	ベクトルの内積と外積を計算できる
		6週	理想流体の運動　　　流体の変形と回転	流体の変形と回転を説明できる。
		7週	理想流体の運動　　　速度ポテンシャル	速度ポテンシャルを求めることができる。
		8週	第1回総合演習問題解説	1-7週で学習した内容をより深く説明および計算ができる。
	2ndQ
		9週	ポテンシャル流れ	ポテンシャル流れについて説明できる。
		10週	質量保存　　　　　　質量保存則、連続の式、検査面	質量保存則、連続の式、検査面を説明できる。
		11週	エネルギー保存　　　ベルヌーイの定理、ピトー管	ベルヌーイの定理を導出できる、ピトー管について説明できる。
		12週	エネルギー保存　　　ベルヌーイの定理の応用と問題、ベンチュリ管とオリフィス	ベンチュリ管とオリフィスについて説明できる。
		13週	運動量の法則　　　　運動量の法則とその応用	運動量の法則が導出できる。運動量の法則を用いて力の計算ができる。
		14週	運動量の法則　　　　運動量の法則の応用、流体が物体に及ぼす力	運動量の法則を用いて力の計算ができる。
		15週	第2回総合演習問題解説	9-14週で学習した内容をより深く説明および計算ができる。
		16週
後期
	3rdQ
		1週	運動量の法則のまとめ	運動量の法則を深く説明できる。
		2週	角運動量の法則	角運動量の法則が導出できる。
		3週	粘性流体の運動　　　応力について　応力と速度の関係	応力について　応力と速度の関係についてせつめいできる。
		4週	粘性流体の運動　　　ナビエ・ストークスの運動方程式	ナビエ・ストークスの運動方程式を導出できる。
		5週	粘性流体の運動　　　ナビエ・ストークス方程式の幾つかの解	粘性流体の流れをナビエ・ストークスの運動方程式から求めることができる。
		6週	粘性流体の運動　　　ナビエ・ストークス方程式の幾つかの解	粘性流体の流れをナビエ・ストークスの運動方程式から求めることができる。
		7週	次元解析　　　　　　考え方	次元解析の基礎を説明できる。
		8週	第3回総合演習問題解説	1-7週で学習した内容をより深く説明および計算ができる。
	4thQ
		9週	次元解析（バッキンガムのπ定理）	バッキンガムのπ定理を用いて、理論解を導出できる。
		10週	相似則 概念、代表的な無次元数	レイノルズ相似則とレイノルズ数、および他の無次元数について説明できる。
		11週	管路内の流れ　　　　層流､乱流	層流､乱流について説明できる。
		12週	速度分布　　　　　　臨界レイノルズ数、遷移、速度分布	臨界レイノルズ数、遷移、速度分布について説明できる。
		13週	圧力損失　　　　　　管摩擦損失係数、管路の諸損失、ダルシー・ワイズバッハの式	管摩擦損失係数、管路の諸損失、ダルシー・ワイズバッハの式について説明できる。
		14週	ムーディー線図、管路系の総損失、ポンプ動力	ムーディー線図、管路系の総損失、ポンプ動力について説明できる。
		15週	第4回総合演習問題解説	9-14週で学習した内容をより深く説明および計算ができる。
		16週

評価割合

	試験	課題レポート	合計
総合評価割合	80	20	100
基礎的能力	80	20	100
専門的能力	0	0	0