到達目標
１．水力学・流体工学に関する基本的事項，三次元の連続の式・二次元の運動方程式を理解し，説明できる．
２．平行平板間の流れを理解し，平行平板間における粘性流体・定常層流の解析解を求め，説明できる．
３．SIMPLE法による二次元流れの解析について，解法を理解できるとともに，平行平板間の流れの事例に対して，エクセルを用いてシミュレーションすることができる．
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 | 水力学・流体工学に関する基本的事項，三次元の連続の式および二次元の運動方程式を理解し，正しい語句を使用して詳細に説明できる． | 水力学・流体工学に関する基本的事項，三次元の連続の式および二次元の運動方程式を理解し，説明できる． | 水力学・流体工学に関する基本的事項，三次元の連続の式および二次元の運動方程式を理解していない，あるいは説明できない． |
| 評価項目2 | 平行平板間の流れ，平行平板間における粘性流体・定常層流における解析を理解し，正しい語句を使用して詳細に説明できる． | 平行平板間の流れ，平行平板間における粘性流体・定常層流における解析を理解し，説明できる． | 平行平板間の流れ，平行平板間における粘性流体・定常層流における解析を理解していない，あるいは説明できない． |
| 評価項目3 | SIMPLE法による二次元流れの解析について，解法を理解できるとともに，平行平板間の流れの事例に対して，エクセルを用いてシミュレーションすることができ，正しい語句を使用して詳細に説明できる． | SIMPLE法による二次元流れの解析について，解法を理解できるとともに，平行平板間の流れの事例に対して，エクセルを用いてシミュレーションすることができ，説明できる． | SIMPLE法による二次元流れの解法や平行平板間の流れの事例に対して，エクセルを用いたシミュレーションを理解していない，もしく説明できない． |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
本科で学んだ水力学および流体工学は実際に多く応用されている．本科目では具体的な応用例の一つとして，エクセルを用いて身近な流れを計算できることは有意義である．また，本科で学んだ水力学および流体工学の知識を発展させ，オイラーの運動方程式に粘性項を追加したナビエ－ストークスの方程式を学ぶ．さらに，工学分野では非常によく用いるエクセルを利用したシミュレーションを学ぶことで，今日では様々な分野で利用されているCFDの基礎を学ぶことができ，エンジニアとしての基本的な資質を高めることができる．
本科目では，下記に示すような流れのシミュレーションを行う上で基礎となる水力学・流体工学に関する事項をより深く学びことができる．また，エクセルを用いたシミュレーションを通して，数値流体工学の基礎を学び，解析解と理論解との違いを理解することができる．
1) 水力学・流体工学に関する基本的事項
2) 三次元の連続の式
3) 理想流体の二次元の運動方程式
4) 平行平板間の流れ
5) ナビエ－ストークスの方程式
6) 数値解析の解法（Simple法）
7) エクセルを利用したシミュレーション
授業の進め方・方法:
前半は講義，後半は演習を中心とし，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や演習課題を提出する．
注意点:
本科で学んだ水力学，流体工学の知識があると理解しやすい．
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
水力学・流体工学の基本的事項① |
水力学・流体工学の基本的事項を理解できる
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| 2週 |
水力学・流体工学の基本的事項② |
水力学・流体工学の基本的事項を理解できる
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| 3週 |
水力学・流体工学の基本的事項③ |
水力学・流体工学の基本的事項を理解できる
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| 4週 |
三次元の連続の式 |
三次元の連続の式を理解できる
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| 5週 |
二次元の運動方程式 |
二次元のオイラーの運動方程式を理解できる
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| 6週 |
平行平板間の流れ |
平行平板間の流れを理解できる
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| 7週 |
ナビエ－ストークスの方程式 |
ナビエ－ストークスの方程式を理解できる
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| 8週 |
【後期中間試験】 |
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| 4thQ |
| 9週 |
数値解法の基本的事項① |
数値解法の用語や格子，解放などの基本的事項について理解できる
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| 10週 |
数値解法の基本的事項② |
数値解法の用語や格子，解放などの基本的事項について理解できる
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| 11週 |
数値解法の基本的事項③ |
数値解法の用語や格子，解放などの基本的事項について理解できる
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| 12週 |
エクセルを利用した流れのシミュレーション① |
エクセルを利用した流れの解法について理解できる
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| 13週 |
エクセルを利用した流れのシミュレーション② |
エクセルを利用した流れの解法について理解できる
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| 14週 |
エクセルを利用した流れのシミュレーション③ |
エクセルを利用した流れの解法について理解できる
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| 15週 |
【期末試験もしくは試験に相当するレポート提出】 |
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| 16週 |
テストもしくはレポート返却と解説 |
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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。 | 5 | 後1 |
| 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。 | 5 | 後1 |
| 圧縮性流体と非圧縮性流体の違いを説明できる。 | 5 | 後1 |
| ニュートンの粘性法則、ニュートン流体、非ニュートン流体を説明できる。 | 5 | 後2 |
| 絶対圧力およびゲージ圧力を説明できる。 | 5 | 後2 |
| パスカルの原理を説明できる。 | 5 | 後3 |
| 液柱計やマノメーターを用いた圧力計測について問題を解くことができる。 | 5 | 後3 |
| 質量保存則と連続の式を説明できる。 | 5 | 後4 |
| 連続の式を理解し、諸問題の流速と流量を計算できる。 | 5 | 後4 |
| オイラーの運動方程式を説明できる。 | 5 | 後5,後6 |
| ベルヌーイの式を理解し、流体の諸問題に適用できる。 | 5 | 後5,後7 |
| 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。 | 5 | 後3 |
| 層流と乱流の違いを説明できる。 | 5 | 後1 |
| 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。 | 5 | 後1 |
| 円管内層流および円管内乱流の速度分布を説明できる。 | 5 | 後2 |
| ハーゲン・ポアズイユの法則を説明できる。 | 5 | 後2 |
| ダルシー・ワイスバッハの式を用いて管摩擦損失を計算できる。 | 5 | 後3 |
| ムーディー線図を用いて管摩擦係数を求めることができる。 | 5 | 後3 |
| 理想気体の圧力、体積、温度の関係を、状態方程式を用いて説明できる。 | 5 | 後1 |
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 | 30 | 0 | 0 | 0 | 70 | 0 | 100 |
| 基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 専門的能力 | 30 | 0 | 0 | 0 | 70 | 0 | 100 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |