2021年 短期大学部 シラバス - ものづくり・サイエンス総合学科
設置情報
| 科目名 | 流体力学Ⅱ | ||
|---|---|---|---|
| 設置学科 | ものづくり・サイエンス総合学科 | 学年 | 2年 |
| 担当者 | 宮城 徳誠 | 履修期 | 後期 |
| 単位 | 2 | 曜日時限 | 火曜1 |
| 校舎 | 船橋 | 時間割CD | E21R |
| クラス | |||
| ポリシー | ディプロマ・ポリシー【DP】 カリキュラム・ポリシー【CP】 | ||
| 履修系統図 | 履修系統図の確認 | ||
概要
| 学修到達目標 | 流体力学Ⅰで学んだ知識を基にして、流体力学Ⅱでは粘性および圧力損失等、より実用的な例について講義する。流体の運動を伴う各種の設備および機器の設計にはこれらの知識が不可欠である。 科目ナンバリング:MFmMe-305 |
|---|---|
| 授業形態及び 授業方法 |
流体力学Ⅰでは静水力学と粘性を無視した完全流体のエネルギーに関することについて学んだが、流体力学Ⅱでは粘性を有する実在の流体が管路内を運動する際に生ずるエネルギー損失について学び、ついで、 管路内または物体周りの状態を一意的に定める相似則（レイノルズ数、フルード数）などについて学ぶ。また、流体中に置かれた物体に働く抗力についても、前述のレイノルズ数と関連して学ぶ。 遠隔授業(メディア授業)を行う．板書が必要な箇所はスライド資料にて示すので，しっかりノートを記述するように． |
| 履修条件 | 選択 |
授業計画
| 第1回 | 講義の概要および実施方法の説明 層流 （１）粘性 （２）粘度の定義 （３）粘度の単位 （４）動粘度の単位 （５）粘度の数値 予習課題：流体の単位計算をしっかり確認すること（60分） 復習課題：課題演習を通して、流体の物性値：流体の粘性についてその考え方をしっかり理解すること。（60分） |
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| 第2回 | （６）円管内の層流 予習課題：教科書を読んで、層流についてしっかり確認すること（60分） 復習課題：課題演習を通して、円管内の流体の運動方程式について、その考え方をしっかり理解すること。（60分） |
| 第3回 | （７）平行壁の間の層流 （８）球の層流抵抗 予習課題：教科書を読んで、円管内の層流の運動方程式についてしっかり復習すること（60分） 復習課題：課題演習を通して、平行壁の間の層流の運動方程式について、その考え方をしっかり理解すること。（60分） |
| 第4回 | 管内の乱流 ［１］相似則 （a）レイノルズ数 予習課題：教科書を読んで、流体粒子にかかる加速度について、しっかり復習すること（60分） 復習課題：課題演習を通して、レイノルズ数について、その考え方をしっかり理解すること。（60分） |
| 第5回 | 管内の乱流 （ｂ）フルード数 （ｃ）オイラー数 予習課題：教科書を読んで、フルード数とオイラー数についてしっかり確認すること（60分） 復習課題：課題演習を通して、フルード数とオイラー数について、その考え方をしっかり理解すること。（60分） |
| 第6回 | 管内の乱流 ［２］乱流 （a）層流と乱流 予習課題：教科書を読んで、層流と乱流についてしっかり確認すること（60分） 復習課題：課題演習を通して、乱流さらには臨界レイノルズ数の考え方をしっかり理解すること。（60分） |
| 第7回 | 管内の乱流 （ｂ）渦による運動量の変換作用と乱流せん断応力 予習課題：教科書を読んで、流体の運動量と力の関係についてしっかり復習すること（60分） 復習課題：課題演習を通して、乱流における渦の混合モデル（プラントルの混合距離）について、その考え方をしっかり理解すること。（60分） |
| 第8回 | 理解度確認演習とその解説 理解度確認演習は、メディア授業におけるノート内容を要約して記述する。 しっかりノートをまとめること。 |
| 第9回 | 管内の乱流 （ｃ）管内の乱流の摩擦応力 予習課題：教科書を読んで、粘度と動粘度についてしっかり復習すること（60分） 復習課題：課題演習を通して、乱流における渦の混合モデルを理解し、粘度と渦粘度の違いについて理解すること。（60分） |
| 第10回 | 管内の乱流 ［３］滑らかな管と粗い管の摩擦係数 予習課題：教科書を読んで、ベルヌーイの定理とオイラー数についてしっかり復習すること（60分） 復習課題：課題演習を通して、ダルシー・ワイズバッハの式について、その考え方をしっかり理解すること。（60分） |
| 第11回 | 管内の乱流 ［４］円管内の流れの摩擦損失 予習課題：教科書を読んで、管摩擦係数についてしっかり復習すること（60分） 復習課題：課題演習を通して、ムーディー線図の読み方について、その考え方をしっかり理解すること。（60分） |
| 第12回 | 管内の乱流 ［５］円管以外の断面を有する管路の流れ（動水半径） 予習課題：教科書を読んで、管摩擦係数およびムーディー線図の読み方についてしっかり復習すること（60分） 復習課題：課題演習を通して、動水半径について、その考え方をしっかり理解すること。（60分） |
| 第13回 | 管内の乱流 ［６］一様でない流れ （a）断面積が急に広くなる場合 （ｂ）断面積が急に狭くなる場合 （ｃ）入口損失 （ｄ）広がり管 （e）曲がる流れ 予習課題：教科書を読んで、流体用語「一様な流れ」についてしっかり復習すること（60分） 復習課題：課題演習を通して、入口損失、ディフーザー、曲がり管のエネルギ損失について、その考え方をしっかり理解すること。（60分） |
| 第14回 | 円管内の速度分布 抗力 ［摩擦抗力］［圧力抗力］［抗力係数］（a）球、円板、その他回転体の抗力係数 （b）円柱と平板の抗力係数 予習課題：教科書を読んで、流体用語「圧力・せん断応力・抗力」「粘性底層・壁面せん断応力」についてしっかり確認すること（60分） 復習課題：課題演習を通して、「円管内の速度分布」の見方や考え方、「摩擦抗力よ圧力抗力」について、その考え方をしっかり理解すること。（60分） |
| 第15回 | 理解度確認演習および解説 理解度確認演習は、メディア授業におけるノート内容を要約して記述する。 しっかりノートをまとめること。 |
その他
| 教科書 |
池森亀鶴、黒瀬元雄、越智光昭 『改訂 水力学』 コロナ社 ２００４年
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| 参考書 | |
| 成績評価の方法 及び基準 |
講義への取り組み２０％、平常試験および理解度確認テストの評価８０％ 出席回数が総授業回数の５分の３(９回)に満たない場合は，履修放棄と取り扱い，学業成績を評価E(判断不可)とする． |
| 質問への対応 | 授業中にZoomにて対応する。 そのほかは、随時メールにて質問を受け付ける。 |
| 研究室又は 連絡先 |
宮城徳誠 916B室 miyagi.norimasa@nihon-u.ac.jp |
| オフィスアワー |
火曜 船橋 12:10 ～ 13:20
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| 学生への メッセージ |
流体の考え方については慣れないことが多いと思います。 しっかりノートをまとめながら、理解を進めてください。 流体力学IIの内容は、皆さんの経験していない実験結果をもとに論述されていることが多いです。 しっかり、教科書と資料を読み解きながら、理解を深めるようにしてください。 【令和二年度成績分布状況】履修者数 １５名 S:17% A:28% B:11% C:17% D:11% |