2023年 大学院理工学研究科 シラバス - 機械工学専攻
設置情報
| 科目名 | 流体工学特論Ⅱ | ||
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| 設置学科 | 機械工学専攻 | 学年 | 1年 |
| 担当者 | 松本 彰 | 履修期 | 後期 |
| 単位 | 2 | 曜日時限 | 月曜3 |
| 校舎 | 駿河台 | 時間割CD | F13B |
| クラス | |||
概要
| 学修到達目標 | この講義では非圧縮性乱流を簡単なモデルを使って，物理的解釈が容易になるようにした．以下の項目の理解を学修到達目標とする． ①乱流はランダム過程である．②乱流は広範囲の異なるスケールを含む．③乱流は高レイノルズ数で生じる．④乱流はエネルギーを散逸する．⑤乱流は3次元の渦変動である．⑥乱流の強拡散性である． |
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| 授業形態及び 授業方法 |
「対面授業」 パワーポイントと講義プリントを用いて授業(含む演習)を進める． |
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準備学習（予習・ 復習等）の内容・ 受講のための 予備知識 |
流体工学特論Ⅰを履修していることが望ましい． |
授業計画
| 第1回 | 「シラバスの内容を確認の上，授業に臨むこと」 1．乱流序論，乱流における統計手法 乱流の性質，確率密度関数，確率分布の特性(モーメント，キュムラント) 【事前学習】講義プリント(1章)をよく読んで理解できない箇所を明確にし，質問事項をまとめておくこと．(120分) 【事後学習】章末の演習問題を解き，授業内容の理解を深める．(120分) |
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| 第2回 | 2．乱流中の運動量輸送 レイノルズ分解，乱流の運動量方程式(レイノルズ方程式)，レイノルズ応力，混合長モデル 【事前学習】講義プリント(2章)をよく読んで理解できない箇所を明確にし，質問事項をまとめておくこと．(120分) 【事後学習】章末の演習問題を解き，授業内容の理解を深める．(120分) |
| 第3回 | 3．乱流運動の維持のメカニズム 平均流の運動エネルギーから変動運動エネルギーへの変換，乱流の生産と散逸 【事前学習】講義プリント(3章)をよく読んで理解できない箇所を明確にし，質問事項をまとめておくこと．(120分) 【事後学習】章末の演習問題を解き，授業内容の理解を深める．(120分) |
| 第4回 | 4．エネルギー･カスケード Kolmogorovのマイクロスケール，局所等方性 【事前学習】講義プリント(4章)をよく読んで理解できない箇所を明確にし，質問事項をまとめておくこと．(120分) 【事後学習】章末の演習問題を解き，授業内容の理解を深める．(120分) |
| 第5回 | 5．乱流の渦運動 レイノルズ応力と渦度の関係，渦度方程式 【事前学習】講義プリント(5章)をよく読んで理解できない箇所を明確にし，質問事項をまとめておくこと．(120分) 【事後学習】章末の演習問題を解き，授業内容の理解を深める．(120分) |
| 第6回 | 6．エンストロフィー 渦度の強さ，平均および変動エンストロフィー 【事前学習】講義プリント(6章)をよく読んで理解できない箇所を明確にし，質問事項をまとめておくこと．(120分) 【事後学習】章末の演習問題を解き，授業内容の理解を深める．(120分) |
| 第7回 | 1章から6章までのまとめ 『まとめと演習(1)』をもとに第1回から第6回の授業内容のまとめを行う． 【事前学習】『まとめと演習(1)』から特に理解できなかった箇所を明確にし，授業後に質問できるように準備しておくこと．(120分) 【事後学習】講義プリントと参考書等を併用し，前半部の乱流基礎の理解を深め，後半部の実際の乱流の理解に繋げる．(120分) |
| 第8回 | 7．壁面剪断乱流 平行平板間の流れの内層・外層の速度分布 【事前学習】講義プリント(7章)をよく読んで理解できない箇所を明確にし，質問事項をまとめておくこと．(120分) 【事後学習】章末の演習問題を解き，授業内容の理解を深める．(120分) |
| 第9回 | 8．円管内の剪断乱流 円管内の乱流の内層・外層のエネルギー収支，実験結果との比較 【事前学習】講義プリント(8章)をよく読んで理解できない箇所を明確にし，質問事項をまとめておくこと．(120分) 【事後学習】章末の演習問題を解き，授業内容の理解を深める．(120分) |
| 第10回 | 9．自由剪断乱流 2次元伴流の乱流，ファーウエーク(伴流)の運度量方程式とレイノルズ応力 【事前学習】講義プリント(9章)をよく読んで理解できない箇所を明確にし，質問事項をまとめておくこと．(120分) 【事後学習】章末の演習問題を解き，授業内容の理解を深める．(120分) |
| 第11回 | 10．乱流の自己保存性 2次元伴流の自己保存性，軸対称乱流噴流の特性 【事前学習】講義プリント(10章)をよく読んで理解できない箇所を明確にし，質問事項をまとめておくこと．(120分) 【事後学習】章末の演習問題を解き，授業内容の理解を深める．(120分) |
| 第12回 | 11．乱流のスペクトル解析 相関テンソルとエネルギー・スペクトル，波数空間 【事前学習】講義プリント(11章)をよく読んで理解できない箇所を明確にし，質問事項をまとめておくこと．(120分) 【事後学習】章末の演習問題を解き，授業内容の理解を深める．(120分) |
| 第13回 | 12．エネルギー･カスケード(スペクトルから見たとき) エネルギー･スペクトルによる渦モデル，大スケール渦から小スケール渦へのエネルギー伝達 【事前学習】講義プリント(12章)をよく読んで理解できない箇所を明確にし，質問事項をまとめておくこと．(120分) 【事後学習】章末の演習問題を解き，授業内容の理解を深める．(120分) |
| 第14回 | 13．乱流のスペクトル 普遍平衡領域のエネルギー･スペクトル，エネルギー・スペクトルの伝播方程式 【事前学習】講義プリント(13章)をよく読んで理解できない箇所を明確にし，質問事項をまとめておくこと．(120分) 【事後学習】章末の演習問題を解き，授業内容の理解を深める．(120分) |
| 第15回 | 7章から13章までのまとめ 『まとめと演習(2)』をもとに，第8回から第14回までの授業内容のまとめを行う． 【事前学習】『まとめと演習(2)』から特に理解できなかった箇所を明確にし，授業中に質問できるように準備しておくこと．(120分) 【事後学習】課題の解答作成過程を通して，乱流についての初歩的知識を深める．(120分) |
その他
| 教科書 |
使用しない．毎授業の前に，CST-VOICEに講義用プリントを掲示する．
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| 参考資料コメント 及び 資料（技術論文等） |
(1) H. Tennekes and J.L. Lumley, A First Course in Turbulence, The MIT Press, 1989, 12 edition
(2) P. A. Davidson, Turbulence, OXFORD UNIVERSITY PRESS, 2014, 2 edition
(1) 乱流を研究する人の入門書です．
(2) (1)と同様，乱流の入門書であるが，新しいテーマも含まれており、非常に丁寧に書かれています．
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| 成績評価の方法 及び基準 |
課題レポート(15回目の講義終了時にCST-VOICEに掲示)によって学修到達目標を評価する．100点満点で60点以上を合格とする． |
| 質問への対応 | Eメールにて対応します． |
| 研究室又は 連絡先 |
Eメールアドレス：初回の授業で提示します． |
| オフィスアワー | |
| 学生への メッセージ |