2024年 理工学部 シラバス - 機械工学科
設置情報
| 科目名 | 流体工学Ⅱ | ||
|---|---|---|---|
| 設置学科 | 機械工学科 | 学年 | 3年 |
| 担当者 | 飯田 明由 | 履修期 | 前期 |
| 単位 | 2 | 曜日時限 | 土曜2 |
| 校舎 | 駿河台 | 時間割CD | F62M |
| 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 | 本講義を受けることにより，学生は，粘性流体の運動について，理解し，境界層の概念を説明できるようになる。 また，流体機械の基礎であるファンの速度三角形，相似則，低騒音化について説明できるようになる。ブロワ，コンプレッサー，水車，風車などの流体機械，自動車，新幹線，航空機周りの流れなど，工業製品に関する流体の運動についての知識を得ることができる。 |
|---|---|
| 授業形態及び 授業方法 |
講義は対面で実施します。オンデマンドのビデオ教材も補助資料として使用します。講義内容の予習復習にビデオ教材を活用してください。 実務経験のある教員による授業科目としての形態 流体力学で学ぶ方程式，概念が企業での設計や開発でどのように役立てられているかについて紹介する．単に式を暗記するだけでなく，その式を使って，あるいはそららの式が実際の開発では単純には適用できない場合があることも含めて紹介する． |
| 履修条件 | 流体力学I,Ⅱ，流体工学Iを修得していることが望ましい。 |
| 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・5及びCP3・5に該当しています。 |
授業計画
| 第1回 | スーパーコンピュータを使った自動車周りの流れの解析 流体力学が実際の設計開発でどのように活用されているかについて紹介する． 数値流体力学の利用方法を学ぶことにより，この講義で学習する流れの方程式，乱流の性質についての全体像を学習する | 【事前学修】流体工学Iの内容について教科書・ノートを読み直し，内容を復習しておくこと。 【事後学修】数値流体力学について学習するとともに設計における流体工学の利用方法について講義内容を復習すること。 | 【事前学修】2時間 【事後学修】2時間 |
|---|---|---|---|
| 第2回 | 流体工学とは何か。理想流体の力学（復習） 連続体力学，完全流体の理論，ベルヌーイの定理などの流体力学の基礎について復習する． | 【事前学修】流体工学Iの内容について教科書・ノートを読み直し，内容を復習しておくこと。 【事後学修】理想流体の力学についてプリントを読んで，講義内容を復習すること。 | 【事前学修】2時間 【事後学修】2時間 |
| 第3回 | 理想流体の力学（復習） 層流と乱流について復習する．ダランベールのパラドックスについて学習し，これから学ぶ粘性流体の性質について理解する． | 【事前学修】流体工学Iの内容について教科書・ノートを読み直し，内容を復習しておくこと。 【事後学修】理想流体の力学についてプリントを読んで，講義内容を復習すること。 | 【事前学修】2時間 【事後学修】2時間 |
| 第4回 | 流れの基礎方程式 連続の式及び粘性応力について解説し，実在流体の性質と方程式について学ぶ． | 【事前学修】講義資料の運動方程式について事前に読んでおくこと。 【事後学修】運動方程式の導出についてプリントを読んで，講義内容を復習すること。 | 【事前学修】2時間 【事後学修】2時間 |
| 第5回 | 粘性流体の運動方程式の導出 ナビエ・ストークス方程式を導出し，各項の物理的な意味を説明する． 粘性流体の基礎方程式であるナビエ・ストークス方程式を導出し，その意味について復習する． | 【事前学修】講義資料の粘性流体について事前に読んでおくこと。 【事後学修】粘性流体の運動方程式の導出についてプリントを読んで，講義内容を復習すること。 | 【事前学修】2時間 【事後学修】2時間 |
| 第6回 | 運動方程式の厳密解，遅い流れの線形近似 ＮＳ方程式をモデル化し，厳密解を求める（ポアゾイユ流れ及びレイリー問題） | 【事前学修】講義資料の運動方程式の厳密解について事前に読んでおくこと。 【事後学修】運動方程式の厳密解についてプリントを読んで，講義内容を復習すること。 | 【事前学修】2時間 【事後学修】2時間 |
| 第7回 | 層流境界層の概念 境界層の物理的な意味と境界層方程式の導出を行なう． | 【事前学修】講義資料の層流境界層の概念について事前に読んでおくこと。 【事後学修】層流境界層の概念についてプリントを読んで，講義内容を復習すること。 | 【事前学修】2時間 【事後学修】2時間 |
| 第8回 | 境界層の性質 境界層方程式の解を求め，境界層の性質について学ぶ． | 【事前学修】講義資料の境界層の性質について事前に読んでおくこと。 【事後学修】境界層の性質についてプリントを読んで，講義内容を復習すること。 | 【事前学修】2時間 【事後学修】2時間 |
| 第9回 | 層流境界層の運動方程式 層流境界層に関する運動方程式について学ぶ． | 【事前学修】講義資料の層流境界層の運動方程式について事前に読んでおくこと。 【事後学修】層流境界層の運動方程式についてプリントを読んで，講義内容を復習すること。 | 【事前学修】2時間 【事後学修】2時間 |
| 第10回 | 層流と乱流、遷移 層流と乱流の違い，遷移課程について学ぶ． | 【事前学修】講義資料の層流と乱流、遷移について事前に読んでおくこと。 【事後学修】層流と乱流、遷移についてプリントを読んで，講義内容を復習すること。 | 【事前学修】2時間 【事後学修】2時間 |
| 第11回 | 管路の乱流と壁面粗さ 円管内の乱流について学ぶ． | 【事前学修】講義資料の管路の乱流と壁面粗さについて事前に読んでおくこと。 【事後学修】管路の乱流と壁面粗さについてプリントを読んで，講義内容を復習すること。 | 【事前学修】2時間 【事後学修】2時間 |
| 第12回 | 物体の受ける流体力 物体周りの流れと流体力の関係について円柱を例にとって解説する． | 【事前学修】講義資料の管物体の受ける流体力について事前に読んでおくこと。 【事後学修】物体の受ける流体力についてプリントを読んで，講義内容を復習すること。 | 【事前学修】2時間 【事後学修】2時間 |
| 第13回 | 噴流・後流 噴流や物体の後にできる流れの性質について学ぶ． 自動車，新幹線，航空機などの流れ 自動車や新幹線などの開発事例について紹介する．これらの事例を通じて流体力学の諸問題について検討する． | 【事前学修】講義資料の噴流・後流について事前に読んでおくこと。 【事後学修】噴流・後流についてプリントを読んで，講義内容を復習すること。 【事前学習】講義資料の自動車，新幹線，航空機などの流れについて事前に読んでおくこと。 【事後学習】自動車，新幹線，航空機などの流れについてプリントを読んで，講義内容を復習すること。 | 【事前学修】2時間 【事後学修】2時間 |
| 第14回 | 速度三角形について ファンや流体機械の基礎となる速度三角形について学ぶ | 【事前学修】講義資料の速度三角形について事前に読んでおくこと。 【事後学修】速度三角形についてプリントを読んで，講義内容を復習すること。 | 【事前学修】2時間 【事後学修】2時間 |
| 第15回 | ファンの低騒音設計 ファンや流体機械の低騒音化手法について学ぶ．ファン，風車の具体例について紹介する． | 【事前学修】講義資料のファンの低騒音設計について事前に読んでおくこと。 演習課題を自分で再度解いてみる。 【事後学修】試験問題を再度確認学習すること。 | 【事前学修】2時間 【事後学修】2時間 |
その他
| 教科書 |
指定なし
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|---|---|
| 参考書 |
指定なし
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| 成績評価の方法 及び基準 |
講義におけるレポート課題（40点満点）と最終レポート（60点満点）の合計で評価し，60点以上で合格とする。 |
| 質問への対応 | 授業後またはメイル。 |
| 研究室又は 連絡先 |
iida@me.tut.ac.jp |
| オフィスアワー | |
| 学生への メッセージ |
機械工学の基礎４力学の一つである流体力学についてしっかりと学んでほしい． |