流体工学

科目基礎情報

学校 有明工業高等専門学校 開講年度 平成29年度 (2017年度)
授業科目 流体工学
科目番号 0049 科目区分 専門 / 選択
授業形態 授業 単位の種別と単位数 学修単位: 2
開設学科 機械工学科 対象学年 5
開設期 通年 週時間数 1
教科書/教材 演習 水力学(新装版);国清行夫, 木本知男, 長尾健(森北出版) 流体力学;杉山弘,遠藤剛,新井隆景(森北出版)
担当教員 坪根 弘明

到達目標

1.流速および流量の測定,物体のまわり流れを理解し,説明できる.
2.次元解析と相似法則,理想流体,ポテンシャル流れを理解し,説明できる.
3.流速および流量の測定,物体のまわり流れ,次元解析と相似法則,理想流体,ポテンシャル流れに関する事例を計算できる.

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流速および流量の測定,物体のまわり流れを理解し,正しい語句を使用して詳細に説明できる.流速および流量の測定,物体のまわり流れを理解し,説明できる.流速および流量の測定,物体のまわり流れを理解していない.あるいは説明できない.
評価項目2次元解析と相似法則,理想流体,ポテンシャル流れを理解し,正しい語句を使用して詳細に説明できる.次元解析と相似法則,理想流体,ポテンシャル流れを理解し,説明できる.次元解析と相似法則,理想流体,ポテンシャル流れを理解していない.あるいは説明できない.
評価項目3流速および流量の測定,物体のまわり流れ,次元解析と相似法則,理想流体,ポテンシャル流れに関してどのような応用例でも正しく計算できる.流速および流量の測定,物体のまわり流れ,次元解析と相似法則,理想流体,ポテンシャル流れに関する事例を計算できる.流速および流量の測定,物体のまわり流れ,次元解析と相似法則,理想流体,ポテンシャル流れに関する事例を計算できない.

学科の到達目標項目との関係

学習教育到達目標 B-2

教育方法等

概要:
水や空気の流れは我々の生活に密接に関係しており,流体に関する工学分野は広範囲にわたっている.たとえば,ポンプ,水車,送風機などの流体機械,内燃機関やタービンなどの作動ガスの運動,作動する液やガスを取り扱う化学機械などにおいて流体工学の理論は応用されている.
 本科目は,水力学の知識を修得した上で学ぶ科目である.そこで,本科目では,1) 流速および流量の測定,2) 物体のまわりの流れ,3) 次元解析と相似法則,4) 理想流体および5) ポテンシャル流れについて学ぶ.また,これらの項目に関連する応用力を身に付ける.
授業の進め方と授業内容・方法:
講義を中心とし,1回の授業ごとに前回の復習を行ってから次の内容の学習に入る.また,ある程度学習した時点でレポートを提出する.
注意点:
低学年で学んだ基礎数学および微分・積分が必要である.また水力学の知識は不可欠である.

授業計画

授業内容・方法 週ごとの到達目標
前期
1週 ピトー管 ピトー管の原理,流速および流量の測定法を理解し,求めることができる
2週 タンク・オリフィス タンク・オリフィスを理解し,流速および流量を求めることができる
3週 管オリフィス 管オリフィスを理解し,流速および流量を求めることができる
4週 管ノズル・ベンチュリ計 管ノズル・ベンチュリ計を理解し,流速および流量を求めることができる
5週 せき せきを理解し,流量を求めることができる
6週 境界層厚さと境界層の排除厚さ 境界層厚さと境界層の排除厚さを理解し,それらを求めることができる
7週 境界層の運動量方程式 境界層の運動量方程式はどのように表わされるかを理解できる
8週 【前期中間試験】
9週 平板および回転円板の摩擦抵抗 平板および回転円板の摩擦抵抗を求める式がどのように表わされるかを理解し,それらを求めることができる
10週 円柱まわりの流れ 円柱まわりの流れを極座標で表わしたときどのようになるかを理解できる
11週 物体に作用する力 物体に作用する力はどのようにして求められるかを理解し,それらを求めることができる
12週 次元解析 次元解析および次元解析の手順を理解できる
13週 相似法則 相似法則および相似法則が成り立つための条件を理解できる
14週 次元解析と相似法則 次元解析ができるようになることおよび相似法則を応用できる
15週 期末試験
16週 テスト返却と解説
後期
1週 連続の式 三次元流れの連続の方程式を理解できる
2週 理想流体の運動方程式① 理想流体の運動方程式を理解できる
3週 理想流体の運動方程式② 理想流体の運動方程式を理解できる
4週 運動量の法則① 運動量の法則を理解し,その法則の応用ができる
5週 運動量の法則② 運動量の法則を理解し,その法則の応用ができる
6週 角運動量の法則① 角運動量の法則を理解し、その法則の応用ができる
7週 角運動量の法則② 角運動量の法則を理解し、その法則の応用ができる
8週 【後期中間試験】
9週 流体の変形と回転 流体の変形と回転はどのような場合に生じるかを理解できる
10週 速度ポテンシャル 速度ポテンシャルとは何かを理解し,それを求めることができる
11週 流れ関数 複素ポテンシャル流れ関数とは何かを理解し,それを求めることができる
12週 複素ポテンシャル① 複素ポテンシャルとは何かを理解し,それを求めることができる
13週 複素ポテンシャル② 複素ポテンシャルとは何かを理解し,それを求めることができる
14週 ポテンシャル流れの組み合わせ ポテンシャル流れの組み合わせを理解し,流れの状態を求めることができる
15週 期末試験
16週 テスト返却と解説

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70000300100
基礎的能力0000000
専門的能力70000300100
分野横断的能力0000000