2023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。 本授業科目はDP1及びCP1に該当しています。 科目ナンバリング:MFmMe-204＊ |
|---|---|
| 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。 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． 授業内または時間外学修として課題問題を提示する．提出後に課題についての解説をおこなう．CSTーVOICEを課題提供・課題提出および解説の場として活用するので，よく確認すること． |
| 履修条件 | 選択必修 |
授業計画
| 第1回 | 講義の概要および実施方法の説明 流体の粘性 ①粘性 ②粘度の定義と単位 ③動粘度 ④流体の物性値(粘度と動粘度) 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 | 管内流れと損失 （１）管内流れの特性 ①層流と乱流 ②助走空間と発達領域 ③臨界レイノルズ数 ④流体粘性とせん断応力 ⑤摩擦抵抗と圧力損失 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、層流と乱流の関係について関連する式の関係をしっかり理解すること。（60分） |
| 第3回 | 管内流れと損失 （２）管内流れの特性(2) ①摩擦抵抗と圧力損失 ②管摩擦係数 ③ダルシー・ワイズバッハの式 ④管摩擦係数 予習課題：教科書を読んで、粘性せん断応力と摩擦抵抗，圧力損失の関係をについてしっかり予習復習すること（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4回 | 管内流れと損失 （３）発達した円管内層流 ①粘性せん断応力がかかる流体の運動方程式 ②速度分布，せん断応力分布 ③ハーゲン・ポアズイユの式 ④圧力損失と管摩擦係数 予習課題：教科書を読んで、流体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、ハーゲン・ポアズイユ流れについて、その考え方をしっかり理解すること。（60分） |
| 第5回 | 管内流れと損失 （4）発達した円管内の乱流 ①乱流構造と速度分布 ②圧力損失 ③なめらかな管と粗い管，相対粗さ ⑤ムーディー線図 予習課題：教科書を読んで、円管内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、円管内乱流と管摩擦損失の関係をしっかり理解すること。（60分） |
| 第6回 | 管内流れと損失 （5）円管内の流れの摩擦損失 ①円管における圧力損失 ②円管の流量 ③非円形断面の摩擦損失 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、円管流量の計算および等価直径について、その考え方をしっかり理解すること。（60分） |
| 第7回 | 理解度確認演習とその解説 理解度確認演習は、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8回 | 管内流れと損失 （6）管路径の諸損失(一様でない流れ) ①断面積が急に広くなる場合 ②断面積が急に狭くなる場合 ③入口損失 ④ディフーザー ⑤ベンド・エルボ ⑥分岐・合流 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9回 | 管内流れと損失 （7）管路系の総損失とエネルギ保存 ①総損失 ②修正ベルヌーイの式 ③管路の流量 ④流体輸送力 予習課題：教科書を読んで、ベルヌーイの定理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、管路系の総損失とエネルギ保存について、その考え方をしっかり理解すること。（60分） |
| 第10回 | 物体周りの流れ （1）相似則(流体に関連する無次元数) ①レイノルズ数 ②オイラー数，圧力係数 物体周りの流れ (2) 物体に働く揚力と抗力 ①抗力係数 ②揚力係数 ③摩擦抗力 予習課題：教科書を読んで、「レイノルズ数とオイラー数」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、「揚力と抗力」の関連用語について、しっかり理解すること。（60分） |
| 第11回 | 物体周りの流れ (3) 円柱周りの流れ ①双子渦とカルマン渦 ②ストローハル数 ③剥離 ④乱流遷移 ⑤ストークスの流れ 予習課題：教科書を読んで、「流体の粘性力，層流と乱流」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、「流体の流れ(レイノルズ数)と抗力の関係」について，関連用語をしっかり理解すること。（60分） |
| 第12回 | 物体周りの流れ (4) 翼周りの流れ ①翼型と各種パラメータ ②揚力係数と抗力係数 ③揚抗比 ④翼面の圧力分布 ⑤翼面の剥離 予習課題：教科書を読んで、「揚力係数と抗力係数」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、「翼面周辺の流れ」について，関連用語をしっかり理解すること。（60分） |
| 第13回 | 物体周りの流れ (5) 境界層 ①境界層厚さ ②境界層遷移 ③乱流境界層の組織構造 ④境界層の速度分布 ⑤境界層の制御 予習課題：教科書を読んで、「層流と乱流」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、「境界層」について，関連用語をしっかり理解すること。（60分） |
| 第14回 | 物体周りの流れ (6) 噴流と後流 ①噴流 ②後流 予習課題：教科書を読んで、「剪断層，境界層」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、「噴流と後流」について，関連用語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 |
その他
| 教科書 |
鈴木 康方, 関谷 直樹, 彭 國義, 松島 均, 沖田 浩平 『流体力学』 機械系コアテキストシリーズ コロナ社 2018年
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| 参考書 |
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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| 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4年度成績分布状況】履修者数7名 S:1人(14.29%),A:1人(14.29%),B:2人(28.57%),C:2人(28.57%),D:1人(14.29%) |