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科目名 流体力学演習 
担当者氏名

早藤 英俊

全開講対象学科 理工学部交通機械工学科
年次 3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・3・4およびDP2に該当する 



準備学習・事後学習
毎回、復習として、授業中に出題された演習課題を3時間またはそれ以上費やして整理し、解決できなかった演習問題は次の授業までに解決しておくこと。また、予習として1時間、次の章の内容を予習しておくこと。

課題および小試験に関するフィードバックは授業内で解説する。定期試験についてのフィードバックは必要に応じて個別に対応する。 
履修上の留意
本科目を履修するものは、流体力学1および2の内容を十分復習しておくこと。

流体力学1および2を履修し、流体力学の基礎を学習しておくこと。流体力学を系統的に学ぶには、引き続き、「流れ学」を履修することが望ましい。

この授業では毎回演習課題を与えます。期間中に2回の小試験を実施し、最後に定期試験を実施します。 
授業の概要と目的
本科目は、流体力学1・2で学習した流体力学の基本原理や考え方を十分に理解させ、応用・発展できる力を付与することを目的に、多くの演習問題に取り組む。受講生が自身で苦労して、より多くの問題を積極的に解答することで、高い習熟度が得られる。

交通機械との関連:自動車(空気抵抗),航空機(翼、揚力)(科目ナンバリングコード:TT31104) 
サブタイトル
流体力学の問題演習による、これまでに学習した流体力学の基本原理の再確認と工学的応用力の養成。 
到達目標
本科目の到達目標は、流体力学の基本原理や考え方を理解し、身の回りで起っている流体現象の説明や、それを応用した機械・機器の原理を理解できることである。 
授業計画
【項目欄】 【内容欄】
1. 流体の性質(1)  流体が持つ物理量(密度,比重量,比体積)と、流体の性質(粘性,圧縮性,表面張力,毛管現象)について、演習を行う。

○粘性、速度勾配、摩擦力の関係が理解できる。 
2. 流体静力学(1)  圧力の3つの基本的性質を復習し、これを利用した液柱型圧力計に関する演習問題を行う。

○液柱計の原理を理解し、液柱の差から圧力差を求めることができる。 
3. 流体静力学(2)  静止流体中の壁面に働く力、浮揚体の安定、強制回転運動する容器内の液面形状について復習し、演習問題を行う。

○水中の壁面に加わる全圧力と、その作用点の計算ができる。 
4. 流体運動の基礎理論(1)  連続の式、ベルヌーイの定理について復習し、これらに関する演習問題に取り組む。

○連続の式、ベルヌーイの定理から、圧力と流速の関係を理解できる。 
5. 流体運動の基礎理論(2)  連続の式、ベルヌーイの定理の応用として、ピトー静圧管や、ベンチュリー管などにおける圧力と流速の関係についての演習問題に取り組む。

○ピトー静圧管の原理を理解し、動圧から流速を求めることができる。 
6. 流体運動の基礎理論(3)  キャビテーション、運動量の法則について復習し、演習問題により、噴流が平板や曲面に衝突する場合に、それらに作用する力を算出する。

○キャビテーション発生の原因と、運動量の法則を理解できる。 
7. 粘性流体の流れ(1)  平行平板間の流れ、円管内の流れ、レイノルズの実験について復習し、演習問題に取り組む。

○円管内の流れの流量、平均速度を求めることが出来る。また、レイノルズ数を求め、層流か乱流かの判定ができる。 
8. 粘性流体の流れ(2)  境界層の流れと隙間の流れについて復習する。滑り軸受けおよび静圧軸受けの隙間の流れと圧力の関係についての演習問題に取り組む。

○境界層流れが形成される理由について理解できる。 
9. 管路と開きょ(1)  円管内の流れの助走区間、摩擦損失、および円管以外の管摩擦について復習し、これらに関する演習問題に取り組む。

○円管の摩擦損失ヘッドを計算できる。流体平均深さについて理解し、円管以外の管摩擦を計算できる。 
10. 管路と開きょ(2)  急拡大や急縮小を伴う損失、ゆるやかに拡大する管の損失、曲がり管の損失、開きょの流速と流量、最良断面形状について復習し、演習を行う。

○開きょの最適断面形状を求めることができる。 
11. 抗力と揚力(1)  物体に働く流体力(抗力と揚力)およびその係数について復習する。またその力の原因を、摩擦力と圧力に分け、演習問題を通して理解する。

○速度、投影断面積、抗力・揚力係数などの条件から、物体に働く抗力・揚力を計算できる。 
12. 抗力と揚力(2)  理想流体中と実在流体中での物体に働く抗力の違い(ダランベルのパラドックス)、流れに平行に置かれた平板に働く摩擦抵抗について復習し、演習問題に取り組む。

○円柱の抗力発生の原因と、流れの剥離との関係について理解できる。 
13. 抗力と揚力(3)  回転円板に働く摩擦トルク、一様流中の回転円柱に働く揚力、この揚力と円柱まわりの循環値との関係(クッタ・ジューコフスキーの定理)について復習し、演習を行う。

○クッタ・ジューコフスキーの定理について理解し、関係する演習問題を解くことができる。 
14. 次元解析と相似則  次元解析の基本原理と、それを用いた応用例、レイノルズの相似則、フルードの相似則について復習し、演習問題に取り組む。

○次元解析の方法、レイノルズの相似則について理解できる。 
15. 流体測定法  流速の測定方法として、ピトー静圧管、熱線流速計、流量計として、オリフィス、ノズル、ベンチュリー管、せき、について復習し、演習を行う。

○流速および流量測定のための機器名とその原理を説明できる。 
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
演習 
成績評価方法及び評価基準
レポート(100%)で評価する。 
受講生へのメッセージ
問題演習は「答え」を覚えるのが目的ではありません。「考え方」を理解して、これを数式を使用して説明することを繰り返し学習します。 
参考URL
画像
ファイル
更新日時 2020/07/03 11:07


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