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科目名 流体力学1(再) 
担当者氏名

大藏 信之

全開講対象学科 理工学部交通機械工学科
年次 2年次 
クラス  
講義学期 前期 
単位数
必選区分  
学期・曜日・時限  
部門 専門教育部門-交通機械工学専門教育科目 
備考 本授業はCP2・4およびDP2に該当する 



準備学習・事後学習
準備学習として,各授業前に,授業計画の項目・内容について教科書を一読し,予習しておくこと.また,事後学習として,各授業後に,授業中に説明した要点について整理し,十分復習しておくこと.なお,小テストの解説・講評は授業内で実施する.定期試験の解説・講評は必要に応じて追・再試験終了後に研究室で個別対応する.
毎回、講義時間の2倍の自学自習が求められます。 
履修上の留意
流体力学は,ニュートン力学を基礎としている.講義内容を理解するためには,数学および物理(力学)の基礎的事項を十分に復習しておく必要がある.また,流体力学2,流体力学演習,流れ学の履修予定者は,この流体力学1の内容を十分理解しておく必要がある.



【注意事項】:この科目(流体力学1(再))は,流体力学Ⅰの再履修用の科目です.流体力学1を過去に履修していない学生,欠格となった学生および定期試験を欠席した学生は,履修することができませんので,十分注意してください. 
授業の概要と目的
流体力学とは,我々の身の回りにある空気や水の運動(流れ)や,その流れから受ける力(流体力)を考える物理学の一分野であり,航空機・自動車・鉄道車両・船舶など交通機械の開発に必要不可欠な学問である.流体力学1の授業概要としては,「流体の性質」「流体静力学」「定常一次元流れ」「運動量理論」「粘性流体の流れ」を取り扱う.また,企業での研究開発・設計などの実務経験に基づき,講義内容が工学分野とどのように関わり,製品開発等に応用されているかについて,事例を交えて解説する.授業内容の詳細は以下の授業計画(項目欄,内容欄)を参照されたい.なお,流体力学の知識は,流体力学1のみでは十分でないので,この科目の他に流体力学2,流体力学演習,流れ学の授業科目でその内容を補うこと.交通機械との関連:交通機械全般(科目ナンバリングコード:TT21108) 
サブタイトル
流れの不思議を科学する. 
到達目標
機械技術者として必要な流体力学の基本について学習する.流体運動の本質,すなわち,流体運動で起こる現象を理解し,この運動を使った機械,機器の原理を理解することが,学習の目的である. 
授業計画
【項目欄】 【内容欄】
1. 交通機械と流体力学との関わり  流体力学の最初の講義として,交通機械(自動車,航空機,鉄道車両,船舶)と流体力学の関わりについて,企業や研究所などの研究実験設備を紹介しつつ解説する.○交通機械と流体力学の関わりについて理解できる. 
2. 流体の性質(1)  1.物質の状態,1)固体と流体,2)実在流体と理想流体,2.単位系,1)国際単位,2)工学単位等について解説する.○物質の状態,1)固体と流体,2)実在流体と理想流体の関係が分かる. 
3. 流体の性質(2)  3.流体力学でよく出てくる物理量,1)密度,2)比重量,3)比体積,4)粘性,5)動粘度,6)圧縮性,4.表面張力,1)表面張力による圧力差,2)毛管現象等について解説する.○流体の性質について理解できる. 
4. 流体静力学(1)  1.圧力の性質,2.圧力の表現法,3.重力場で静止している流体中の圧力(大気と水中の場合),4.液柱計の原理等について解説する.○圧力の性質について理解できる. 
5. 流体静力学(2)  5.静止流体中の壁面に働く力,1)平面壁に働く力,2)曲面壁に働く力,6.相対的に静止状態の液面形状,1)等加速度直線運動,2)回転運動等について解説する.○圧力の概念について理解できる. 
6. 流体の性質・流体静力学のまとめ  これまで学習した流体の性質と流体静力学の範囲で,特に重要な部分について,例題や演習問題を使って解説する.○流体の性質と流体静力学について,重要な部分を理解し,演習問題を解くことが出来る. 
7. 定常一次元流れ  1.流体流れの視覚的表現,1)流線(流管),2)条線(流脈),3)流跡,4)定常流と非定常流,2.連続の式(質量保存則)等について解説する.○視覚的な流れの状態について理解できる. 
8. 流れの運動方程式  1.運動方程式,1)オイラーの運動方程式,2)ベルヌーイの定理(エネルギー保存則)等について解説する.○流れの運動について理解できる. 
9. 連続の式,ベルヌーイの定理の応用  1.連続の式,ベルヌーイの定理の応用,1)ピトー管,2)ベンチュリー管,3)タンクからの流出,4)断面積変化のある管路の流れ等について解説する.○流れの速度,圧力について解くことが出来る. 
10. 運動量理論  1.運動量の法則(運動量保存則の応用),1)平板に衝突する噴流,2)曲面に働く力,2.角運動量の法則とその応用等について解説する.○流れの物体に働く力を求めることが出来る. 
11. 流体運動の基礎理論のまとめ  これまで学習した流体運動の基礎理論(連続の式,ベルヌーイの定理,運動量の法則など)の範囲で,特に重要な部分について,例題や演習問題を使って解説する.○流体運動の基礎理論について,重要な部分を理解し,演習問題を解くことが出来る. 
12. 粘性流体の流れ  1.流れの状態,1)レイノルズの実験,2)層流と乱流,3)レイノルズ数,4)境界層,5)排除厚さ等について解説する.○流れの状態について理解できる. 
13. 粘性流体の流れ(層流)  1.層流の速度分布,1)平行二面間の流れ(クエット流),2)円管内の流れ(ポアズイユ流),3)その応用について解説する.○層流運動について理解できる. 
14. 粘性流体の流れ(乱流)  1.乱流の速度分布,1)レイノルズの応力,2)渦粘度,3)プラントルの混合距離等について解説する.○乱流運動について理解できる. 
15. 総括  これまでの授業を総括し,特に重要なポイントについて復習する. 
テキスト
【書籍名】 【著者】 【出版社】
1. 水力学・流体力学  市川常雄  朝倉書店 
参考文献
【書籍名】 【著者】 【出版社】
1. 流体力学  日野幹雄  朝倉書店 
授業方法の形式
講義 
成績評価方法及び評価基準
小テスト(40%)および定期試験(60%)の合計100満点で評価し,60点以上を合格とする.ただし,出席回数が全授業回数の2/3に満たない場合,欠格とする. 
受講生へのメッセージ
本科目では,流体の性質や運動の基本原理について講義を行う.受講生には,式を丸暗記するのではなく,式導出の考え方や,式の物理的な意味を考え,理解してほしい.空気や水などの流体運動は,通常透明なため,直接観察できず,一般的に理解し難い.講義で理解し難い部分は積極的に質問してほしい. 
参考URL
画像
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更新日時 2020/07/03 11:06


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