流体工学２

科目基礎情報

学校	松江工業高等専門学校	開講年度	令和04年度 (2022年度)
授業科目	流体工学２
科目番号	0031	科目区分	専門 / 必履修
授業形態	授業	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	教科書：学生のための流体力学入門，高尾ほか5名，パワー社　／　演習書：①演習水力学，国清ほか2名，森北出版　②Exercises for Fluid Engineering，アラムほか15名，パワー社
担当教員	高尾 学

到達目標

１）「ながれ」を説明する用語（流線・定常流・流管など）を説明できる。
２）「連続の式」が理解（意味・導出・使用）できる。
３）「実質加速度」が理解（意味・導出・使用）できる。
４）「オイラーの運動方程式」が理解（意味・導出・使用）できる。
５）「ベルヌーイの定理」が理解（意味・導出・使用）できる。
６）「計測理論（ベンチュリ管・ピトー管・オリフィス）」が理解できる。
７）「運動量理論」が理解（意味・導出・使用）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1	「ながれ」を説明する用語（流線・定常流・流管など）を説明できる。「ながれ」を説明する用語（流線・定常流・流管など）を正しく説明できる。	「ながれ」を説明する用語（流線・定常流・流管など）を説明できる。	「ながれ」を説明する用語（流線・定常流・流管など）を説明できない．
評価項目2	「連続の式」が正しく理解（意味・導出・使用）できる	「連続の式」が理解（意味・導出・使用）できる	「連続の式」が理解（意味・導出・使用）できない．
評価項目3	「実質加速度」が正しく理解（意味・導出・使用）できる。	「実質加速度」が理解（意味・導出・使用）できる。	「実質加速度」が理解（意味・導出・使用）できない．
評価項目4	「オイラーの運動方程式」が正しく理解（意味・導出・使用）できる。	「オイラーの運動方程式」が理解（意味・導出・使用）できる。	「オイラーの運動方程式」が理解（意味・導出・使用）できない．
評価項目5	「計測理論（ベンチュリ管・ピトー管・オリフィス）」が正しく理解（意味・導出・使用）できる。	「計測理論（ベンチュリ管・ピトー管・オリフィス）」が理解（意味・導出・使用）できる。	「計測理論（ベンチュリ管・ピトー管・オリフィス）」が理解（意味・導出・使用）できない．
評価項目6	「計測理論（ベンチュリ管・ピトー管・オリフィス）」が正しく理解（意味・導出・使用）できる。	「計測理論（ベンチュリ管・ピトー管・オリフィス）」が理解（意味・導出・使用）できる。	「計測理論（ベンチュリ管・ピトー管・オリフィス）」が理解（意味・導出・使用）できない．
評価項目7	「運動量理論」が正しく理解（意味・導出・使用）できる。	「運動量理論」が理解（意味・導出・使用）できる。	「運動量理論」が理解（意味・導出・使用）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 M1 （機械工学に関する基礎的な専門知識がある。）

教育方法等

概要:

流体工学1（4年前期）では，「静止している流体」に関する力学を学んだ。
流体工学2では，「運動する流体」に関する力学を学ぶ。キーワードは「流速」である。さらに，流速変化（加速度）は運動方程式により「力」を生じる。具体的には，下記の内容を学ぶ。
流れの状態（3章1節） ・・・　流れの特徴・種類を学ぶ。
２）質量保存の法則（3.2） ・・・　流れに1)質量保存則を適用する。
３）流体粒子の加速度（3.3） ・・・　静止者が見た流れる粒子の加速度を定義。
４）運動方程式（3.4） ・・・　流れに2)運動方程式をﾐｸﾛに適用する。
５）エネルギー保存の法則（3.5） ・・・　2)から3)力学的エネルギー保存則を導く。
６）運動量の法則（3.6） ・・・　流れに運動方程式をマクロに適用する。
　さらに，流体工学に関する技術者による特別講義を実施し，現場における流体工学の応用例を学ぶ。

授業の進め方・方法:

成績評価は，定期試験および課題により行い，配点は以下の通りである。
定期試験：2回の試験により80点分を評価
課題：20点
総合評価で60点以上を得た者を合格とする。

注意点:

本科目では，流体工学1の単位を取得していることを想定して講義する。したがって，流体工学が苦手な学生は、余分に予習復習が必要になる可能性がある。 また，本科目は学修単位科目であり，1回の講義（90分）あたり180分以上の予習・復習をしているものとして講義・演習を進める。
再評価試験については，総合評価で36点以上60点未満の者を対象に1回のみ実施し，その試験で70点以上を得た者を合格（最終成績60点）とみなす。

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
後期
	3rdQ
		1週	第3章　流体運動の基礎方程式、3.1 流れの状態、3.1.1 層流と乱流、3.1.2 定常流と非定常流 目標：用語（流体、圧力、重力、慣性力、粘性力、流れの運動状態、理想流体、層流、乱流、遷移、レイノルズ数、下臨界レイノルズ数、定常流、一様流）を理解する。
		2週	3.1.3 一様流と非一様流、3.1.4 一次元・二次元・三次元・軸対称流れ、3.1.5 流線・流跡線・流脈線 目標：用語（流速、流量、一次元流れ、軸対称流れ、トレーサー（微粒子）、流線、流管、流跡線、流脈線）を理解する。
		3週	3.2 質量保存の法則、3.2.1 一次元流れの連続の式、3.2.2 オイラーの連続の方程式 目標：流量（体積流量、質量流量）、「連続の式」を理解する。例題3-1（連続の式）を解く。
		4週	3.3 流体粒子の加速度、3.3.1 一次元流れの加速度、3.3.2 三次元流れの加速度 目標：流速（ラグランジュ表示、オイラー表示）と加速度を理解する。
		5週	3.4 運動方程式、3.4.1 一次元流れのオイラーの運動方程式、3.4.2 三次元流れのオイラーの運動方程式 目標：完全流体（非圧縮・非粘性）に運動方程式を適用し「オイラーの運動方程式」を導出する。
		6週	3.5 エネルギー保存の法則、3.5.1 ベルヌーイの定理 目標：オイラーの運動方程式を流線に沿って適用し「ベルヌーイの定理」を導出する。例題3-2（ベルヌーイの式）、演習3.3（ベルヌーイの式）を解く。
		7週	3.5.2 ベルヌーイの定理の応用、(1) ベンチュリ管、(2) ピトー管 目標：ベンチュリ管に関する問題を理解する。例題3-3（ベンチュリ管）、例題3-4（ピトー管）、演習3.1（ベンチュリ管）、演習3.2（ピトー管）を解く。
		8週	(3) トリチェリの定理 目標：トリチェリの定理やオリフィスに関する問題を理解する。例題3-5（トリチェリの定理）、演習3.5（オリフィス）を解く。
	4thQ
		9週	中間試験 第1回～8回までの評価試験を行う。
		10週	3.6 運動量保存の法則、3.6.1 運動量の法則、3.6.2 運動量の法則の応用、(a) 曲がり管に働く力、 目標：曲り管に作用する力について理解する。例題3-6（曲り管）、演習3.6（曲り管）を解く。
		11週	(b) 平板に衝突する噴流、(c) 曲面板に衝突する噴流、 目標：板に衝突する噴流に関する問題を理解する。例題3-7（平板）、演習3.7（曲面板）を解く。
		12週	(d) 噴流による推進 目標：噴流による推進に関する問題を理解する。例題3-8（噴流）を解く。
		13週	3.6.3 角運動量の法則、3.6.4角運動量の法則の応用、(a) 散水器 目標：角運動量の法則と散水器に関する問題を理解する。例題3-9（散水器）、演習3.8（散水）を解く。
		14週	3.6.4 角運動量の法則の応用、 (b) 反動水車、(c) 遠心ポンプ 目標：反動水車や遠心ポンプに関する問題を理解する。
		15週	期末試験 第9回～14回までの評価試験を行う。
		16週	試験問題の解答、まとめ 試験問題の解答と講義全体のまとめを行う。

モデルコアカリキュラムの学習内容と到達目標

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	定常流と非定常流の違いを説明できる。	3
				流線と流管の定義を説明できる。	3
				連続の式を理解し、諸問題の流速と流量を計算できる。	3
				オイラーの運動方程式を説明できる。	3
				ベルヌーイの式を理解し、流体の諸問題に適用できる。	3
				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。	3

評価割合

	試験	課題	合計
総合評価割合	80	20	100
基礎的能力	0	0	0
専門的能力	80	20	100
分野横断的能力	0	0	0