流体工学

Fluid dynamics I (inviscid flow)

専門教育科目

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工学部

2年

HETBO2MCA1

2単位

講義 (Lecture)

2024年度後期

(Fall semester)

伊藤 和宏

工学研究科

日本語

目標6／目標7／目標9

「履修の手引き」（オフィスアワー一覧）を参照してください

ユニバーサルパスポート（クラスプロファイルの授業Q&A）から連絡してください

5◎

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目標１:磨き続ける力

【講義目的】
本講義では、流体の性質や運動に対する理解を深めることを目的とし、非粘性流体の性質について講義する。これにより、流体の輸送、あるいは流体を介した様々な物質輸送に関する理論を応用して、化学プラントや反応装置の設計や運用に関する技術課題を解決し、研究開発を遂行できる能力を身につける。

※この科目は、教職課程における理科（中一種免　高一種免）の物理学に含まれます

【達成目標】
・流体の性質（密度、粘度など）を説明できる（知識・技能）
・流体の静力学（液体中の圧力、および壁面に作用する液圧による力）に関する解を予測できる（思考力）
・理想流体の流れ（連続の式、ベルヌーイの式、運動量の式）に関する解を予測できる（思考力）
・基礎的なポテンシャル流れについて説明できる（知識・技能）

サブタイトル：工学エンジニアのための非粘性流体力学
キーワード：流体静力学、ベルヌーイの定理、運動量の法則、ポテンシャル流れ

【講義内容】
本講義では、最初に密度や粘度、圧力など流体の性質について紹介し、次いで流体静力学について説明する。後半では、非粘性流体の1次元流れについて講述し、さらに速度ポテンシャルや流れ関数などの非粘性2次元流について概観する。受講者が能動的に取り組む演習も行い、理解を深める。

【授業計画】
1. 流体の性質と基本用語（密度・圧力・粘度）
2. 絶対圧とゲージ圧，パスカルの原理
3. 液柱圧力計，浮力
4. 平面壁に働く力，全圧力の着力点
5. 曲面壁に働く力
6. 流体運動の基礎，中間試験（１）
7. オイラーの加速度，流れの相似則，連続の式
8. オイラー運動方程式，ベルヌーイの定理
9. サイフォン，トリチェリの原理
10.ピトー管・ベンチュリ管
11. 運動量と力積・中間試験（２）
12. 圧力を含む運動量の法則，
13. 速度ポテンシャルと流れ関数
14. 基本的なポテンシャル流れ1（一様流，わき出しと吸込み）
15. 基本的なポテンシャル流れ2（渦と重ね合わせ）

※定期試験について：期末試験を行う
※パソコンの使用について：使用しない
※生成系AIの使用について：試験時に生成系AIにアクセスできる端末機器の使用は認めない。課題（演習の解答）として生成系AIの出力をそのまま提出することは原則認めない。それ以外の予復習における使用は制限しない。不正に生成系AIを使用したことが判明した場合は単位を認定しないことがあるので、注意すること。

「図解によるわかりやすい　流体力学」中林 功一，山口 健二，森北出版

「流体力学（非圧縮性流体の流れ学）」中山 司，森北出版

【予習】講義資料の事前読み込み（1ｈ×15週 = 15 h）
【復習】講義内容の理解を深め定着させるための講義資料・テキストの読み直し、関連事項の調査（1.5ｈ×15週 = 22.5 h），演習問題（宿題）の解答作成（1 h×8回 = 8h），試験対策（8ｈ×2回 = 16 h）

合計：61.5 h

採用しない

【成績評価の基準】
非粘性流体の諸原理について理解し、それらを用いて正しい解を予測できる者については、講義目的・到達目標に記載する能力（知識・技能、思考力）の到達度に基づき、S（90点以上）、A（80点以上）、B（70点以上）、C（60点以上）による成績評価のうえ、単位を付与する。

【成績評価の方法】
各回の演習問題30%，中間試験1（11月第2週頃実施）20%，中間試験2（12月第3週頃実施）20%，期末試験30%を基準として、受講態度（出席や積極的な質問等）を含めて、総合的に評価する。

各回の課題は、次の講義内で解説する。
中間試験、期末試験の講評および模範解答は、模範解答をユニバーサルパスポートのクラスプロファイル機能等を使って示す。

基礎物理学Iを履修しておくことが望ましい。

該当しない