- 学部・研究科
Faculty/Graduate School - シ
- 時間割コード
Course Code - 62287
- 科目名
Course title
サブテーマ
Subtitle - 流体力学1(演習含)
- 授業形態/単位
Term/Credits - クラス
Class -
- 秋/4
- GG2
- 担任者名
Instructor - 山本 恭史
- 曜限
Day/Period - 火1/木2
- 授業概要
Course Description
到達目標
Course Objectives -
言語 / Language
日本語(Japanese)
授業概要 / Course Description
まず,流体の性質と流れの基礎を説明する。次に,流体力学の中核をなす重要事項,すなわち一次元流れの質量保存則・運動量保存則・ベルヌーイ式,粘性流体の流れを表わす2次元基礎方程式(3次元の式にも触れる),境界層,管内流れ,管路の損失,流体中の物体に働く流体力(揚力と抗力),力学的相似則などについての説明を行う。同時に,講義に関連する演習を行う。
到達目標 / Course Objectives
流体力学を初めて学ぶ学生のための講義として,学生諸君に流体力学の基礎概念をしっかりと把握してもらうために,流体とは何か?流れをどのような原理に基づいてモデル化し,それを如何に数式で表現するかといった初歩的かつ基本的な考え方(概念,方法論)が確実に理解できるように,十分な時間をかけて授業を行う。さらに,演習を行うことにより,習得した知識を確実なものとし,知識の活用法を身につけることを目指す。
- 授業計画
Course Content -
授業計画 / Course Content
1.流体の性質(1):流体力学とは,流体,単位と次元,密度,比重,比体積,粘性[第1章1.1-1.4節]
2.流体の性質(2):表面張力,圧縮性,理想気体[第1章1.5-1.7節]
3.流体の静力学(1):圧力,重力下にある静止流体中の圧力分布,圧力の測定[第2章2.1-2.4節]
4.流体の静力学(2):内圧を受ける円筒容器の壁にかかる力,浮力,相対的静止[第2章2.5-2.7節]
5.流れの基礎(1):流線,層流と乱流,レイノルズ数,圧縮性流体と非圧縮性流体[第3章3.1-3.5節]
6.流れの基礎(2):流体の回転と渦および循環[第1章3.6-3.7節]
7.一次元流れ(1):質量保存則と連続の式[第4章4.1節]
8.一次元流れ(2):運動量保存則とオイラーの運動方程式[第4章4.2節]
9.一次元流れ(3):運動量保存則とオイラーの運動方程式 (続)[第4章4.2節]
10.一次元流れ(4):ベルヌーイの式とその応用例[第4章4.3-4.4節]
11.一次元流れ(5):ベルヌーイの式とその応用例(続)[第4章4.3-4.4節]
12.一次元流れ(6):運動量保存則の応用,曲管に作用する流体力,急拡大管の圧力損失[第4章4.5節]
13.一次元流れ(7):運動量保存則の応用(続),推進器の1次元理論[第4章4.5節]
14.一次元流れ(8):角運動量保存則とその応用,羽根車の動力[第4章4.6節]
15.粘性流体の流れ(1):連続の式[第5章5.1節]
16.粘性流体の流れ(2):流体要素の変形と応力[第5章5.2節]
17.粘性流体の流れ(3):ナビエ・ストークスの方程式[第5章5.2節]
18.粘性流体の流れ(4):層流の速度分布[第5章5.3節]
19.粘性流体の流れ(5):乱流,レイノルズ応力,プラントルの混合距離理論[第5章5.4節]
20.粘性流体の流れ(6):管内乱流の速度分布[第5章5.4節]
21.粘性流体の流れ(7):境界層,境界層方程式,排除厚さと運動量厚さ[第5章5.5節]
22.粘性流体の流れ(8):カルマンの運動量積分式,境界層の剥離,平板の抗力[第5章5.5節]
23.管内流れ(1):助走区間内の流れ,管摩擦損失(円管および非円管)[第6章6.1-6.3節]
24.管内流れ(2):管路の諸損失(急拡大,縮小,曲がり,分岐・合流,絞り,弁), ポンプ[第6章6.4-6.5節]
25.揚力と抗力(1):物体周りの流れ、物体に働く流体力[第7章7.1-7.2節]
26.揚力と抗力(2):物体の抗力,円柱周りの静圧分布と流れの剥離[第7章7.3節]
27.揚力と抗力(3):円柱の抗力,球の抗力[第7章7.3節]
28.揚力と抗力(4):物体の揚力,揚力発生理論[第7章7.4節]
29.揚力と抗力(5):翼,翼理論,キャビテーション[第7章7.4-7.5節]
30.流れの相似則:次元解析の理論,主要な無次元数(レイノルズ数,フルード数,マッハ数,ストローハル数,ウーマスリー数)[第8章8.1-8.3節]
(注)上記の[ ]中には教科書の対応する章と節番号を示す。授業時間外学習 / Expected work outside of class
予習と復習を行うこと。
- 成績評価の方法・基準
Grading Policies /
Evaluation Criteria -
方法 / Course Content
定期試験(筆記試験)の成績と平常成績で総合評価する。定期試験(筆記試験)の成績を主とするが,平常成績(出席回数,演習や宿題のレポート,その他中間試験など)を考慮して総合評価する。
基準 / Evaluation Criteria
授業内容の理解度。
- 教科書
Textbooks 大場謙吉・板東 潔 『流体の力学 -現象とモデル化- 』 (コロナ社)
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参考書
References 谷田好通 『流体の力学』 (朝倉書店) Batchelor著 橋本英典・松信八十男 他訳 『入門流体力学』 (東京電機大学出版局) 森川敬信・鮎川恭三・辻 裕 『流れ学』 (朝倉書店) Liepmann & Roshko著 玉田ヒカル訳 『気体力学』 (吉岡書店) 中山泰喜 『新版流体の力学』 (養賢堂)
- 備考
Other Comments オフィスアワーについては授業時間内に指示する。