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。節
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。
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。
6)「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. |
学科の到達目標項目との関係
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」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する。
授業の進め方・方法:
成績評価は,定期試験(中間・期末)および課題により行い,配点は以下の通りである。
中間試験:45点 期末試験:45点 課題:10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します。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ります。 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90分以上の予習・復習をしているものとして講義・演習を進めます。
再評価試験については,総合評価で50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。試験の出題範囲は,中間・期末の全範囲である。
授業計画
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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。
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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。
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3週 |
3.2質量保存の法則、3.2.1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)
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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。
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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 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。
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6週 |
3.5エネルギー保存の法則、3.51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)
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7週 |
3.52ベルヌーイの定理の応用、(1) ベンチュリ管 目標: 演習3-3(ベンチュリ管)
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8週 |
(2) ピトー管、(3) トリチェリの定理(小孔からの流出) 目標: 例題3-4(ピトー管)、演習3-2(ピトー管)、演習3-4(オリフィス)、演習3-5(オリフィス)
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4thQ |
9週 |
中間試験 第1回~8回までの評価試験を行う。
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10週 |
3.6運動量保存の法則、3.6.1運動量の法則 目標: 例題3-6(管)
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11週 |
3.6.2運動量の法則の応用、(a)曲がり管に働く力、(b)平板に衝突する噴流 目標: 演習3-6(管)、例題3-7(平)
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12週 |
(c)曲面板に衝突する噴流、(d)噴流による推進 目標: 演習3-7(曲)、例題3-8(噴流)
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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: 角運動量の法則を理解する。例題3-9(散水)、演習3-8(散水)を解く。
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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: 角運動量の法則を理解し、問題を解く。
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15週 |
期末試験 第9回~14回までの評価試験を行う。
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16週 |
試験の解答、まとめ 試験の解答と講義全体のまとめを行う。
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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 | 90 | 10 | 100 |
基礎的能力 | 0 | 0 | 0 |
専門的能力 | 90 | 10 | 100 |
分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 |