2022年 理工学部 シラバス - 物理学科
設置情報
科目名 | 流体力学 | ||
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設置学科 | 物理学科 | 学年 | 3年 |
担当者 | 飯尾 俊二 | 履修期 | 前期 |
単位 | 2 | 曜日時限 | 火曜2 |
校舎 | 駿河台 | 時間割CD | M22Q |
クラス | Aクラス・Bクラス | ||
履修系統図 | 履修系統図の確認 | ||
その他 | 実務経験のある教員による授業科目 |
概要
学修到達目標 | 研究・開発の現場では、力学、電磁気学とならんで流体力学の知識が必要な場面が多々ある。現場でのトラブルでは雑音や熱が絡むことがしばしば発生するが、熱問題の解決には流体力学の応用力が必須である。流体力学は数理物理学の最も美しい部門の一つであるが、本講義ではそれだけでなく現場で役立つ応用力を身につける。 本授業科目はDP3及びCP3に該当しています。 |
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授業形態及び 授業方法 |
「対面授業」 講義形式 国の研究機関における研究者として、大規模実験や国際共同研究などの幅広い知識と経験をもとに、流体力学について講義する |
履修条件 | 詳細な記述と豊富な演習問題を持つ教科書を使用するが、高価なため、板書できない箇所はスライドをpdfにしてダウンドードできるようにする。大学で習う微積分、偏微分の知識を必要とする。 |
授業計画
第1回 | 完全流体の力学: 基礎方程式(オイラーの運動方程式・連続の式) 流体運動における変位と変形、渦度と渦 【事前学習】今回の講義内容を予習する。(120分) 【事後学習】講義で学習した内容を復習する。(120分) |
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第2回 | 循環と渦度 ベルヌーイの定理 【事前学習】今回の講義内容を予習する。(120分) 【事後学習】講義で学習した内容を復習する。(120分) |
第3回 | 運動量保存則 流関数と速度ポテンシャル 【事前学習】今回の講義内容を予習する。(120分) 【事後学習】講義で学習した内容を復習する。(120分) |
第4回 | 複素速度ポテンシャル 等角写像 複素関数で表される基本流れ 【事前学習】今回の講義内容を予習する。(120分) 【事後学習】講義で学習した内容を復習する。(120分) |
第5回 | 完全流体中の円柱 平板まわりの流れ シュバルツ・クリストフェルの定理 自由流線をもつ流れ 【事前学習】今回の講義内容を予習する。(120分) 【事後学習】講義で学習した内容を復習する。(120分) |
第6回 | 渦: ヘルムホルツの渦定理 不連続面と渦層 2次元の渦糸群の運動 【事前学習】今回の講義内容を予習する。(120分) 【事後学習】講義で学習した内容を復習する。(120分) |
第7回 | 波の運動方程式 微小振幅の進行波 重複波 有限振幅の波 【事前学習】今回の講義内容を予習する。(120分) 【事後学習】講義で学習した内容を復習する。(120分) |
第8回 | 粘性流体の基礎方程式 ナビエ・ストークス方程式の厳密解 【事前学習】今回の講義内容を予習する。(120分) 【事後学習】講義で学習した内容を復習する。(120分) |
第9回 | 低レイノルズ数域の流れ 粘性についての一般的考察 【事前学習】今回の講義内容を予習する。(120分) 【事後学習】講義で学習した内容を復習する。(120分) |
第10回 | 層流境界層 平板に沿う層流協会方程式のブラジウス解 【事前学習】今回の講義内容を予習する。(120分) 【事後学習】講義で学習した内容を復習する。(120分) |
第11回 | 境界層の運動方程式 境界剥離剥離 【事前学習】今回の講義内容を予習する。(120分) 【事後学習】講義で学習した内容を復習する。(120分) |
第12回 | 乱流におけるレイノルズ応力 管路の乱流 【事前学習】今回の講義内容を予習する。(120分) 【事後学習】講義で学習した内容を復習する。(120分) |
第13回 | 乱流境界層 噴流と後流 【事前学習】今回の講義内容を予習する。(120分) 【事後学習】講義で学習した内容を復習する。(120分) |
第14回 | 乱流の発生 乱流の統計理論 【事前学習】今回の講義内容を予習する。(120分) 【事後学習】講義で学習した内容を復習する。(120分) |
第15回 | 非等方性乱流 乱流拡散 【事前学習】今回の講義内容を予習する。(120分) 【事後学習】講義で学習した内容を復習する。(120分) |
その他
教科書 |
日野幹雄 『流体力学』 朝倉書店 1992年 第1版
図や写真が豊富で理解を深めるのに役立つ。
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参考書 |
日野幹雄 『流体力学 新装版』 理工学基礎講座 朝倉書店 2020年 第1版
同じ著者による教科書の旧版で、エッセンスがまとめられている。厚さが教科書の約半分なので、手元に置くには重宝する。
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成績評価の方法 及び基準 |
レポート(50%)と定期試験(50%) |
質問への対応 | メールで受け付ける。 |
研究室又は 連絡先 |
iio.shunji@nihon-u.ac.jp |
オフィスアワー | |
学生への メッセージ |
流体力学は物理学の基礎の1つであるが、偏微分方程式を多用するため理解しにくい。反復復習を必要とする。 |