熱流体力学Ⅰ

科目基礎情報

学校 大島商船高等専門学校 開講年度 令和04年度 (2022年度)
授業科目 熱流体力学Ⅰ
科目番号 0027 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 商船学科 対象学年 2
開設期 通年 週時間数 前期:2 後期:2
教科書/教材 流体の基礎と応用 森田康司 東京電機大学出版局と自作プリント
担当教員 山口 康太

到達目標

熱流体力学の主な内容にとして下記の内容を列挙する.
(1)流体の物理的性質に関する用語を理解し,説明できる.
(2)基礎的な静水力学を理解でき,説明できる.
(3)連続の法則が理解でき,説明できる.
(4)ベルヌーイの定理とその応用について理解でき,算出できる.
(5)運動量の理論が理解でき,平板,曲板に作用する力と動力が算出できる.
(6)熱量の公式が理解でき,平衡温度の算出ができる.
(7)熱力学の第一法則と第二法則が理解でき,説明できる.

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流体に関する基礎用語を物理的に理解かつ説明できる流体に関する基礎用語を説明できる流体に関する基礎用語を説明できない
評価項目2静水圧の公式を誘導でき,計算できる静水圧の公式を理解でき,計算できる静水圧の公式を理解できない
評価項目3管路内の緒式を利用して損失を評価できる管路内の諸式を書き出すことができる管路に関する書式を書き出すことができない
評価項目4ベルヌーイの定理の導入ができ,定理の応用も説明できるベルヌーイの式を利用して算出できるベルヌーイの式の物理的な意味が説明できない
評価項目5運動量理論の式が導入できる運動量理論を用いて計算できる運動量理論の式を与えても算出できない
評価項目6熱量の公式が理解でき,算出ができる熱量の式を理解できないが,算出できる熱量の式が理解できず,算出もできない
評価項目7熱力学の第一法則と第二法則を物理的に理解で説明できる熱力学の第一および第二法則を説明できる熱力学の第一および第二法則を説明できない

学科の到達目標項目との関係

本校 (1)-c 説明 閉じる
商船 (2)-c 説明 閉じる

教育方法等

概要:
機械に関連する熱と流体の基礎知識に関する内容について学習します.特に流体に関する内容を重点的に実施します.
授業の進め方・方法:
講義は教科書および配布プリントを中心に実施します.教科書の範囲と配布プリントとあわせて定期試験の出題範囲とします.
注意点:
配布プリントは課題レポートとして提出して下さい.

授業の属性・履修上の区分

アクティブラーニング
ICT 利用
遠隔授業対応
実務経験のある教員による授業

授業計画

授業内容 週ごとの到達目標
前期
1stQ
1週 流体の概念と用語説明. 流体に関する概念と用語説明する.
2週 静水圧 静水圧の計算問題が解ける.
3週 マノメーター マノメーターの原理が理解できる
4週 マノメーターの種類 多様なタイプのマノメーターによる計算ができる.
5週 パスカルの原理 パスカルの原理が理解でき,油圧ジャッキの計算ができる.
6週 アルキメデスの原理 アルキメデスの原理の応用である浮揚体の安定性と不安定性が理解できる.
7週 連続の法則 連続の法則の概念と公式が理解できる
8週 中間試験
2ndQ
9週 層流と乱流 層流と乱流の概念が理解できる
10週 レイノルズ数 レイノルズ数の定義式の概念とその役割が理解できる
11週 レイノルズ数の計算 レイノルズ数による流れの判別と流れの相似性に関する計算ができる
12週 トリチェリーの定理 トリチェリーの定理が理解でき,算出ができる
13週 直管の損失 ムーディー線図の利用方法が理解できる
14週 直管の損失計算 直管の損失を計算できる
15週 管路形状変化による損失 種々の管路形状変化に対する損失係数をグラフや表から求められる
16週 期末試験
後期
3rdQ
1週 ベンチュリー管
ベンチュリー管の原理が理解できる
2週 ベンチュリー管による流量計算 ベンチュリー管による流量が算出できる
3週 オリフィス オリフィスの原理が理解できる
4週 オリフィスによる流量計算 オリフィスによる流量が算出できる
5週 ピトー管 ピトー管の原理が理解できる
6週 ピトー管による速度測定 ピトー管による速度が算出できる
7週 運動量理論 噴流が板に作用する時の力と動力が算出できる
8週 中間試験
4thQ
9週 境界層 境界層の概念が理解できる
10週 抗力と揚力 抗力係数と揚力係数をグラフや表から求めることができる
11週 抗力と揚力の算出 平板や円柱などの抗力と揚力が算出できる
12週 キャビテーション キャビテーションの概念が理解できる
13週 熱量の式 熱量の式が理解でき,混合平衡温度が算出できる
14週 熱力学の第一,二法則 熱力学の第一法則と第二法則の概念が理解できる
15週 カルノーサイクル カルノーサイクルの意義が理解でき,円津効率が算出できる
16週 期末試験

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商船系分野(航海)船舶工学水の物理的性質(重量、 圧縮性、 粘性)について説明できる。4前1,前2
基礎的な静水力学(アルキメデスの原理、パスカルの原理)について説明できる。4前2,前5,前6
基礎的な動水力学(層流と乱流、流量と流速、ベルヌーイの定理)について説明できる。4前9,前10,前11,前12,後1
商船系分野(機関)流体力学流体の性質を表す各種物理量の定義と単位を、説明できる。3前1,前2,前3,前4
浮揚体に作用する力のつり合いについて認識し、浮力を計算できる。3前6
層流と乱流の違いを説明できる。3前9
ベルヌーイの式と連続の式を用いて流速および流量を計算できる。3前7,前12,前13,前14,前15,後1,後2,後3,後4,後5,後6
船体に作用する抵抗の種類(摩擦抵抗、造波抵抗など)について、説明できる。3後10,後11
流れの中に存在する物体に作用する抗力および揚力について説明できる。3後10,後11
抗力係数および揚力係数を用いて、抗力および揚力を計算できる。3後10,後11

評価割合

試験発表相互評価レポートその他合計
総合評価割合70003000100
基礎的能力000300030
専門的能力700000070
分野横断的能力0000000