2024年 理工学部 シラバス - 機械工学科
設置情報
| 科目名 | 流体力学Ⅱ | ||
|---|---|---|---|
| 設置学科 | 機械工学科 | 学年 | 2年 |
| 担当者 | 関谷 直樹 | 履修期 | 後期 |
| 単位 | 2 | 曜日時限 | 水曜3 |
| 校舎 | 駿河台 | 時間割CD | F33S |
| クラス | |||
| 履修系統図 | 履修系統図の確認 | ||
概要
| 学修到達目標 | 機械工学科の基本的な科目の一つである水や空気の流れについての力学を勉強する．流体力学Ⅰ，Ⅱを通して，流れの基本的な性質を学びながら，保存則，基礎方程式を理解し，誘導できることを目標とする． 流体力学Ⅱでは以下の事項を到達目標とする． ①運動量の法則を用いて流体に作用する力を求めることができる． ②円管内流れのレイノルズ数を求め，流れの状態を判別することができる． ③円管内流れの層流および乱流の速度分布を求めることができる． ④円管内流れのエネルギー損失を求めることができる． ⑤管路系の損失を考慮したエネルギー保存則を用いて流れの諸量を求めることができる． |
|---|---|
| 授業形態及び 授業方法 |
流体特有の事象もあるが，基本的には高校で学んだ基礎的な物理法則，流体力学Ⅰをもとに授業を進める． |
| 履修条件 | 流体力学Ⅰを履修していること． |
| ディプロマ・ポリシー（DP）及びカリキュラム・ポリシー（CP）との関連 | 本授業科目はDP3及びCP3に該当しています. |
授業計画
| 第1回 | ガイダンス 流体力学Iの復習，運動方程式，オイラーの式 pp.74-77 | 【事前学修】流体力学Ⅰの復習，教科書を読み，理解できない箇所を明確にしておく． 【事後学修】ノート・教科書を基に授業内容を復習し，理解を深める．（120分） | 【事前学修】2時間 【事後学修】2時間 |
|---|---|---|---|
| 第2回 | 運動量の法則 pp.79-82 | 【事前学修】教科書を読み，理解できない箇所を明確にしておく．また，物理の教科書を読み，運動量と力積，ニュートンの第2法則の関係を理解しておく． 【事後学修】ノート・教科書を基に授業内容を復習し，理解を深める． | 【事前学修】2時間 【事後学修】2時間 |
| 第3回 | 運動量の法則の応用Ⅰ（衝突噴流と流体力） pp.82-86 | 【事前学修】教科書を読み，理解できない箇所を明確にしておく． 【事後学修】ノート・教科書を基に授業内容を復習し，理解を深める． | 【事前学修】2時間 【事後学修】2時間 |
| 第4回 | 運動量の法則の応用Ⅱ（自由噴流と流体力，推力） pp.86-88 | 【事前学修】教科書を読み，理解できない箇所を明確にしておく． 【事後学修】ノートを基に授業内容を復習し，理解を深める． | 【事前学修】2時間 【事後学修】2時間 |
| 第5回 | 角運動量の法則（角運動量） pp.89-91 | 【事前学修】教科書を読み，理解できない箇所を明確にしておく． 【事後学修】ノートを基に授業内容を復習し，理解を深める． | 【事前学修】2時間 【事後学修】2時間 |
| 第6回 | 非一様流れの流量，運動量 補足資料，管内流れの特徴（層流，乱流，遷移，臨界レイノルズ数，助走区間，粘性摩擦）pp.94-99 | 【事前学修】補足資料を読み，理解できない箇所を明確にしておく． 【事後学修】ノートを基に授業内容を復習し，理解を深める． | 【事前学修】2時間 【事後学修】2時間 |
| 第7回 | 管内流れの特徴（管摩擦係数，ダルシー・ワイスバッハの式），発達した円管内層流（ハーゲン・ポアズイユ流れ，層流の管摩擦係数） pp.100-105 | 【事前学修】教科書を読み，理解できない箇所を明確にしておく． 【事後学修】ノート・教科書を基に授業内容を復習し，理解を深める． | 【事前学修】2時間 【事後学修】2時間 |
| 第8回 | 発達した円管内乱流Ⅰ（レイノルズ応力，渦動粘度，円管内乱流の速度分布，壁法則，指数法則）pp.106-107+補足資料 | 【事前学修】教科書を読み，理解できない箇所を明確にしておく． 【事後学修】ノート・教科書を基に授業内容を復習し，理解を深める． | 【事前学修】2時間 【事後学修】2時間 |
| 第9回 | 発達した円管内乱流Ⅱ（乱流の管摩擦係数）pp.108-109+補足資料 | 【事前学修】教科書を読み，理解できない箇所を明確にしておく． 【事後学修】ノート・教科書を基に授業内容を復習し，理解を深める． | 【事前学修】2時間 【事後学修】2時間 |
| 第10回 | 発達した円管内乱流Ⅲ（流体力学的に粗い管，ムーディー線図）pp.110-115 非円形断面管路の摩擦損失（水力直径）pp.115-116 | 【事前学修】教科書を読み，理解できない箇所を明確にしておく． 【事後学修】ノート・教科書を基に授業内容を復習し，理解を深める． | 【事前学修】2時間 【事後学修】2時間 |
| 第11回 | 理解度確認演習及び解説 | 【事前学修】教科書，補足資料を読み，理解できない箇所を明確にしておく．また，学習内容をノートにまとめておく（理解度確認演習開始までに提出） 【事後学修】ノート・教科書を基に理解度確認演習で正答できなかった問題を解けるようにしておく． | 【事前学修】3.5時間 【事後学修】0.5時間 |
| 第12回 | 管路系における諸損失Ⅰ（断面積が変化する場合の圧力損失，急縮小管，急拡大管，ディフーザー，ノズル）pp.117-122 | 【事前学修】教科書を読み，理解できない箇所を明確にしておく． 【事後学修】ノート・教科書を基に授業内容を復習し，理解を深める． | 【事前学修】2時間 【事後学修】2時間 |
| 第13回 | 管路系における諸損失Ⅱ（ベンド，エルボ，バルブ，分岐管，合流管）pp.122-126 | 【事前学修】教科書を読み，理解できない箇所を明確にしておく． 【事後学修】ノート・教科書を基に授業内容を復習し，理解を深める． | 【事前学修】2時間 【事後学修】2時間 |
| 第14回 | 管路系の総損失とエネルギーの保存（修正ベルヌーイの式，水力勾配線，エネルギー勾配線，全揚程，水動力）pp.126-134 | 【事前学修】教科書を読み，理解できない箇所を明確にしておく． 【事後学修】ノート・教科書を基に授業内容を復習し，理解を深める． | 【事前学修】2時間 【事後学修】2時間 |
| 第15回 | まとめ 流体力学Ⅱ全体の復習およびこれまでの学習について質疑応答 | 【事前学修】ノート・教科書で復習し，理解できない箇所を明確にしておく． 【事後学修】まとめのプリントを読み直し，わからない点はメールで質問すること．また，学習内容をノートにまとめておく（定期試験開始までに提出） | 【事前学修】0.5時間 【事後学修】3.5時間 |
その他
| 教科書 |
鈴木康方 他4名 『流体力学 』 機械系コアテキストシリーズ コロナ社
理工学部，生産工学部，工学部の機械工学科の流体工学の初修科目で使用されるテキスト．
不足する内容については適宜プリントを配布する．
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| 参考書 |
金原粲 他6名 『流体力学 シンプルにすれば「流れ」がわかる』 専門基礎ライブラリー 実教出版
日本機械学会 『流体力学 』 ＪSＭＥテキストシリーズ 丸善
（1）流体力学 シンプルにすれば「流れ」がわかるは非常にわかりやすい本である
（2）JSMEテキストシリーズは日本機械学会が発行している機械工学を学ぶ大学生に標準的なテキスト
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| 成績評価の方法 及び基準 |
理解度確認演習 30点 定期試験 70点 の合計で評価し，60点以上を合格とする |
| 質問への対応 | E-mailで受け付ける． |
| 研究室又は 連絡先 |
関谷直樹：タワー・スコラ 1701室 03-3259-0737 sekiya.naoki@nihon-u.ac.jp |
| オフィスアワー |
火曜 駿河台 12:10 ～ 13:00
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| 学生への メッセージ |
遅刻厳禁．授業に出席し，講義を聞くことと演習をしっかりやることを心掛けてほしい．流体力学・熱力学演習Bもあわせて履修すること． |