Course Objectives
１．流体の物性値と単位ならびに流体の性質を理解する。
２．連続の式、べルヌーイの式ならびに運動量の法則などを使った、流体に関する基本的な計算ができる。
３．流体が関わる現象を理解し、機械の設計に役立てる。
Rubric
| 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 | 流体の物性値と単位、流体の性質ならびに静力学の意味を理解し，基礎的な問題を解くことができる。 | 流体の物性値と単位、流体の性質ならびに静力学の意味を理解し，基礎的な問題をある程度解くことができる。 | 流体の物性値と単位、流体の性質ならびに静力学の意味の理解が不十分で，基礎的な問題を解くことができない。 |
| 評価項目2 | 連続の式、べルヌーイの式ならびに運動量の法則などを使った、流体に関する基本的な計算ができる。 | 連続の式、べルヌーイの式ならびに運動量の法則などを使った、流体に関する基本的な計算がある程度できる。 | 連続の式、べルヌーイの式ならびに運動量の法則などを使った、流体に関する基本的な計算ができない。 |
| 評価項目3 | 管内流れならびに物体に作用する力など、流体が関わる現象を理解し、基本的な問題を解くことができる。 | 管内流れならびに物体に作用する力など、流体が関わる現象を理解し、基本的な問題をある程度解くことができる。 | 管内流れならびに物体に作用する力など、流体が関わる現象の理解が不十分で、基本的な問題を解くことができない。 |
Assigned Department Objectives
Teaching Method
Outline:
流体工学とは、気体と液体に関する力学を工学的に取り扱う学問である。流体が関わる現象や技術は広範囲に及び、さまざまな分野の科学技術と関連している。しかしながら、多くの流体は目に見えず、また自由に変形できることから、それらの現象を捉えることは難しく、理解しにくいところがある。
本授業では、流体に関する基本的な内容を理解し、技術的場面で活用できることを目的とする。
Style:
予習および復習がしやすいように教科書を中心とした講義を行う。まず、流体に関する現象をなるべく身近な例で解説し、それらの現象の捉え方、考え方が身につけられるように解説を加える。できるだけ多くの図表や実用的な数式を用いて、現象を理解し、定量的に表現できるように進める。また、自ら演習問題を解くなど、予習復習をして授業内容の理解に努めること。
Notice:
評価基準：60点以上を合格とする。
評価方法：前期、後期それぞれ定期試験(原則 中間試験50%+期末試験50%)100%として評価する。
再試験は必要に応じて，各期末試験後に1回のみ行う。
Course Plan
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Theme |
Goals |
| 1st Semester |
| 1st Quarter |
| 1st |
流体工学とは |
流体の定義と性質を表す各物理量について説明できる。
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| 2nd |
流体の性質と分類（基本的性質，分類） |
圧縮性流体と非圧縮性流体，粘性と非粘性流体それぞれの違いを説明できる。
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| 3rd |
流体の性質と分類（単位と次元） |
単位と次元を理解し，次元解析の考え方を説明できる。
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| 4th |
流れの基礎（流れを表す物理量） |
流れを表す物理量（速度，加速度）の表す式。流体の変形と回転の式を説明できる。
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| 5th |
流れの基礎（様々な流れ） |
渦流れを表す式を説明できる。層流と乱流の違い，混相流，キャビテーションの現象を説明できる。
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| 6th |
静止流体の力学（静止流体中の圧力１） |
静止流体の重力場における圧力分布の考え方を説明できる。
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| 7th |
静止流体の力学（静止流体中の圧力２） |
液柱計やマノメータの原理を説明できる。また，それらを使って圧力を測定できる。
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| 8th |
前期中間までの復習（前期中間試験） |
前期中間までに習った内容を確認する。
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| 2nd Quarter |
| 9th |
前期中間までの復習（試験解答） |
前期中間までに習った内容を確認する。
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| 10th |
静止流体の力学（面に働く静止流体力） |
平面や曲面に作用する全圧力および圧力中心を計算できる。
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| 11th |
静止流体の力学（浮力，相対的平衡での圧力分布） |
物体に作用する浮力を計算できる。また，相対的平衡での圧力分布を計算できる。
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| 12th |
準１次元流れ（連続の式） |
質量保存則と連続の式を説明でき，それらを用いて流速と流量を計算できる。
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| 13th |
準１次元流れ（ベルヌーイの式１） |
エネルギー保存則とベルヌーイの式を説明できる。
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| 14th |
準１次元流れ（ベルヌーイの式２） |
エネルギー保存則とベルヌーイの式を用いて，準一次元流れの基本的な問題を解くことができる。
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| 15th |
前期までの復習（前期期末試験） |
前期までに習った内容を確認する。
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| 16th |
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| 2nd Semester |
| 3rd Quarter |
| 1st |
前期の復習 |
前期で学習した内容を説明できる。
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| 2nd |
運動量の法則（運動量方程式１） |
運動量保存則とオイラーの運動方程式を説明できる。
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| 3rd |
運動量の法則（運動量方程式２） |
運動量方程式を用いて，物体に作用する力など，流れの基本的な問題を解くことができる。
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| 4th |
運動量の法則（角運動量方程式） |
角運動量の法則を理解し，回転運動における流体が物体に及ぼすモーメントを計算できる。
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| 5th |
管内の流れ（管摩擦損失） |
管（直管路）内流れの層流と乱流の違い，それぞれの流れと管摩擦損失との関係を説明できる。
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| 6th |
管内の流れ（管路の諸損失） |
ダルシー・ワイズバッハの式とムーディ線図を用いて管摩擦損失を計算できる。
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| 7th |
管内の流れ（管路系） |
様々な管要素の損失を説明でき，管路系の総損失の計算ができる。絞りのある管路による流量測定原理を説明できる。
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| 8th |
後期中間までの復習（後期中間試験） |
後期中間までに習った内容を確認する。
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| 4th Quarter |
| 9th |
後期中間までの復習（試験解答） |
後期中間までに習った内容を確認する。
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| 10th |
物体まわりの流れ（抗力） |
流れの中の物体に作用する抗力を説明でき，抗力係数を用いて抗力を計算できる。
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| 11th |
物体まわりの流れ（揚力） |
流れの中の物体に作用する揚力を説明でき，揚力係数を用いて抗力を計算できる。
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| 12th |
物体まわりの流れ（カルマン渦） |
カルマン渦が物体に及ぼす振動現象を説明できる。
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| 13th |
流体の運動方程式（連続の式） |
局所的な流体の運動の表し方（連続の式）を説明できる。
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| 14th |
流体の運動方程式（ナビエ・ストークスの式１） |
局所的な流体の運動の表し方（粘性法則）およびナビエ・ストークスの式の基本的な考え方を説明できる。
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| 15th |
後期までの復習（後期期末試験） |
後期までに習った内容を確認する。
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| 16th |
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Evaluation Method and Weight (%)
| 試験 | 発表 | 相互評価 | 態度 | ポートフォリオ | その他 | Total |
| Subtotal | 100 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 |
| 基礎的能力 | 50 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 50 |
| 専門的能力 | 50 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 50 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |