到達目標
・粘性法則と,それに関わるナビエ・ストークスの式の取り扱い方を理解する。
・ポテンシャル流れと,それに関わる流動現象の数学的な取り扱い方を理解する。
・圧縮性流れと,それに関わる現象を理解する。
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 | 粘性法則と,それに関わるナビエ・ストークスの式の取り扱い方を理解し、基本的な問題を解くことができる。 | 粘性法則と,それに関わるナビエ・ストークスの式の取り扱い方を理解し、基本的な問題をある程度解くことができる。 | 粘性法則と,それに関わるナビエ・ストークスの式の取り扱い方の理解が不十分で、基本的な問題を解くことができない。 |
評価項目2 | ポテンシャル流れと,それに関わる流動現象の数学的な取り扱い方を理解し、基本的な問題を解くことができる。 | ポテンシャル流れと,それに関わる流動現象の数学的な取り扱い方を理解し、基本的な問題をある程度解くことができる。 | ポテンシャル流れと,それに関わる流動現象の数学的な取り扱い方の理解が不十分で、基本的な問題を解くことができない。 |
評価項目3 | 圧縮性流れと,それに関わる現象を理解し、基本的な問題を解くことができる。 | 圧縮性流れと,それに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。 | 圧縮性流れと,それに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。 |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
流動現象の基礎理論と,その応用について幅広く知識を取得させる。流体現象を深く理解し,理論的な説明と解釈を容易にして,流体を取り扱うために必要な技術力と応用力を身につける。
授業の進め方・方法:
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が不可欠である。
注意点:
本科目は,学修単位科目であるので,授業時間以外での学修が必要であり,これを課題として課す。
評価基準:60点以上を合格とする。
評価方法:期末の定期試験100%として評価する。
再試験は必要に応じて,期末試験後に1回のみ行う。
本科目は学修単位であるので,授業時間以外での学修(予習・復習)が必要であり,必要に応じて課題を課す。
授業の属性・履修上の区分
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
前期 |
1stQ |
1週 |
連続の式 |
局所的な流体運動の表し方(連続の式)を説明できる。
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2週 |
粘性法則 |
局所的な流体運動の表し方(粘性法則)を説明できる。
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3週 |
ナビエ・ストークスの式(運動量保存則,ナビエ・ストークスの式の近似) |
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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4週 |
ナビエ・ストークスの式(境界条件,移動および回転座標),オイラーの式 |
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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5週 |
演習問題(流体の運動方程式) |
演習問題を通して,流体の運動方程式の考え方を理解する。
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6週 |
ポテンシャル流れの基礎式,速度ポテンシャル,流れ関数 |
ポテンシャル流れの基礎式,速度ポテンシャル,流れ関数を説明できる。
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7週 |
複素ポテンシャル,基本的な2次元ポテンシャル流れ |
複素ポテンシャルを用いて,基本的な2次元ポテンシャル流れを表せる。
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8週 |
円柱周りの流れ,ジューコフスキー変換 |
複素ポテンシャルを用いて,円柱周りの流れ,ジューコフスキー変換を表せる。
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2ndQ |
9週 |
演習問題(ポテンシャル流れ) |
演習問題を通して,ポテンシャル流れの考え方を理解する。
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10週 |
マッハ数による流れの分類,圧縮性流れの基礎式 |
マッハ数による流れの分類,圧縮性流れの基礎式を説明できる。
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11週 |
圧縮性流れの基礎式(連続の式,運動方程式,運動量の式,エネルギーの式,流線とエネルギーの式) |
圧縮性流れの基礎式(連続の式,運動方程式,運動量の式,エネルギーの式,流線とエネルギーの式)を説明できる。
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12週 |
等エントロピー流れ |
圧縮性流れにおける等エントロピー流れを説明できる。
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13週 |
衝撃波の関係式 |
圧縮性流れにおける衝撃波の関係式を説明できる。
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14週 |
演習問題(圧縮性流体の流れ) |
演習問題を通して,圧縮性流体の流れの考え方を理解する。
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15週 |
まとめ |
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16週 |
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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 | 流体の定義と力学的な取り扱い方を理解し、適用できる。 | 4 | 前1,前2 |
流体の性質を表す各種物理量の定義と単位を理解し、適用できる。 | 4 | 前1 |
絶対圧力およびゲージ圧力を説明できる。 | 3 | |
パスカルの原理を説明できる。 | 3 | |
定常流と非定常流の違いを説明できる。 | 4 | 前1,前13 |
流線と流管の定義を説明できる。 | 3 | 前1 |
連続の式を理解し、諸問題の流速と流量を計算できる。 | 3 | 前1,前11 |
オイラーの運動方程式を説明できる。 | 4 | 前3,前4,前11 |
ベルヌーイの式を理解し、流体の諸問題に適用できる。 | 4 | 前3,前4,前11 |
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。 | 4 | 前3,前4,前11 |
層流と乱流の違いを説明できる。 | 3 | |
レイノルズ数と臨界レイノルズ数を理解し、流れの状態に適用できる。 | 3 | |
境界層、はく離、後流など、流れの中に置かれた物体の周りで生じる現象を説明できる。 | 3 | |
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 | 100 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 |
基礎的能力 | 30 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 30 |
専門的能力 | 70 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 70 |
分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |