流体制御工学

科目基礎情報

学校	徳山工業高等専門学校	開講年度	平成29年度 (2017年度)
授業科目	流体制御工学
科目番号	0015	科目区分	専門 / 選択
授業形態	講義	単位の種別と単位数	学修単位: 2
開設学科	機械制御工学専攻	対象学年	専1
開設期	後期	週時間数	2
教科書/教材	中村育雄、大坂英雄「工科系流体力学」（共立出版）
担当教員	藤田 重隆

到達目標

１． 流体の運動を支配するナビア・ストークス運動方程式を理解し，それぞれの流れ場で運動方程式を立て、それぞれの項の意味するところを理解し，各種の流れ場において、どの項が重要な役割を演じるかが判別できる．
２．流体の流れ場を制御する場合、ナビア・ストークス運動方程式の主要項を判断し，どのような方法を用いることによって、その流れ場を制御できるかについての方法を推測することが出来る．

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
	応用問題を含めた粘生流体の連続の式とナビア・ストークスの運動方程式を用いて，流れ場を記述することが出来る．	応用問題を含まない粘生流体の連続の式とナビア・ストークスの運動方程式を用いて，流れ場を記述することが出来る．	応用問題を含まない粘生流体の連続の式とナビア・ストークスの運動方程式を用いて，流れ場を記述することが出来ない．
	応用問題を含めた実際の流れ場を制御する場合， ナビア・ストークス運動方程式の主要項を判断し、その流れ場を制御できるかについての方法を推測することが出来る．	応用問題を含まない実際の流れ場を制御する場合， ナビア・ストークス運動方程式の主要項を判断し、その流れ場を制御できるかについての方法を推測することが出来る．	応用問題を含まない実際の流れ場を制御する場合， ナビア・ストークス運動方程式の主要項を判断し、その流れ場を制御できるかについての方法を推測することが出来ない．

学科の到達目標項目との関係

JABEE d-1 （専門工学）

到達目標 C 1 （「開発型」技術者をめざすために、複合分野にわたる知識を有機的に結びつける 設計能力を身につけること）

教育方法等

概要:

　流体の制御は、流体力学の応用となる。まずは、流体の運動を支配するナビア・ストークス運動方程式の理解が必要である。それぞれの流れ場で運動方程式を立て、それぞれの項の意味するところを理解することが肝要である。それによって、各種の流れ場において、どの項が重要な役割を演じるかが判別できるようになる。この知識を基に流体を制御する場合、どの項について注目し、どのような方法を用いることによって、流れ場を制御できるようになるかを習得する。

授業の進め方・方法:

　各学生に教科書の担当箇所を自宅において自学させ、そのまとめを作成させる。講義では、それを基に説明をさせる。その説明について、他の学生から質問をさせ、担当学生の理解度を確認させる。学生の説明の不備な点は、教員が補足の説明を行う。なお、講義内容をより理解するためには、必ず予習復習が必須である。

注意点:

まとめについては，事前に教員が確認し，内容が適切となるまで指導して作成させる．

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
後期
	3rdQ
		1週	物体周りの流れ	これまでに学んだ流れ場のほかに、工学的に重要な流れ場を理解できる．
		2週	流体要素に作用する力	流体要素に作用する力を理解できる．
		3週	ナビア・ストークス方程式の誘導	流体要素に作用する力のバランス式を立て、方程式を誘導できる．
		4週	力学的相似	幾何学的な形状が相似な物体に作用する場合の相似則について理解できる．
		5週	ナビアストークス方程式の簡単な流れ場への適用	ナビア・ストークス方程式を簡単な流れ場に適用して、実際に速度分布を導出できる．
		6週	数値計算	ナビア・ストークス方程式を直接、数値的に解く方法の手法を理解できる．
		7週	境界層	境界層の流れ場について理解できる．
		8週	境界層方程式	境界層の特性を理解し、境界層の流れ場における運動方程式を導出できる．
	4thQ
		9週	境界層の遷移	境界層の流れ場における遷移の促進および剥離の抑制方法について理解できる．
		10週	境界層の制御	境界層の流れ場における遷移の促進および剥離の抑制方法について理解できる．
		11週	乱流の取り扱い方	乱流状態の流れ場の取り扱い方およびその現象の理解ができる．
		12週	レイノルズ方程式	乱流場での運動方程式の導出ができる．
		13週	壁面乱流の制御	壁面を伴う乱流場での遷移の促進、抵抗軽減および混合促進の方法を理解できる．
		14週	管内乱流の制御	管内流における抵抗軽減の方法を理解できる．
		15週	自由混合層と自由噴流の制御	境界層を持たない混合層および自由噴流の混合促進を理解できる．
		16週	小試験	これまでの内容についての理解度の確認をする

評価割合

	試験	発表	相互評価	態度	ポートフォリオ	その他	合計
総合評価割合	60	40	0	0	0	0	100
NS方程式の理解	30	20	0	0	0	0	50
制御方法の理解	30	20	0	0	0	0	50
分野横断的能力	0	0	0	0	0	0	0