熱機関工学

Heat Engine Engineering

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機械工学専攻科目

工学研究科

1年

HETMK5MCA1

2単位

講義 (Lecture)

2024年度後期

山口 義幸

工学研究科　機械工学専攻

日本語

目標7

水・木曜・16:30〜18:30・書写C133研究室

Universal Passport のクラスプロファイルから問い合わせること。

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1◎

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目標１:磨き続ける力

各種エネルギー変換装置の動作原理に対する理解を深め，それらを構成する主要な各機器要素の諸特性について，その解析手法を理解させる。
達成目標
　各種のエネルギー変換装置の原理・特性を理解し，説明できること。これらの特性の解析に熱力学，流体力学の諸原理がどのように応用されるかを理解し，単純化した解析モデルを構築できること。

キーワード：熱伝達率の推定，圧縮性流れ，多孔質層内の流れと伝熱

科目の位置付け，教育内容・方法
　熱エネルギーを機械的仕事に変換する熱機関には様々な形式が存在し，その特性に応じて使い分けられている。本講義では，現在用いられている主要な熱機関の特徴を説明した後，それらの熱機関の構成要素のうち重要なものを選んで詳細を解説し，熱機関の特性と現象を支配する物理法則の関係について詳説する。

授業計画
1. 熱機関概説：ガス動力機関，蒸気動力機関の動作原理
2. 熱力学の基礎：第１法則，第２法則，理論サイクル
3. 流体力学の基礎：ベルヌーイの定理，連続の式，運動量方程式
4. 伝熱学の基礎：冷却・放熱装置の実例，エネルギー方程式
5. 対流伝熱概説：熱伝達率測定実験の概要，非定常法
6. 伝熱実験データ整理法：最小２乗法を用いた熱伝達率の推定方法
7. 例解（伝熱実験）：模擬データを用いた熱伝達率の推定
8. ガスタービン概説：タービン翼列における気体の流れ
9. 高速気体流れの基礎：マッハ数，圧縮性流体のベルヌーイの式
10. ノズルの理論：超音速ノズル（ラバルノズル），衝撃波
11. 例解（超音速ノズル）：超音速ノズルの流量，流速および温度の計算
12. スターリング熱機関概説；スターリングサイクル，再生器
13. 再生器内の流動モデル：多孔質流れ，ダルシーの法則
14. 再生器内の伝熱モデル：有効熱伝導率，輻射の拡散的伝播
15. 例解（多孔質層内の伝熱）：多孔質材の充填率による流動抵抗および熱伝達の変化

生成系AIの利⽤：
生成系AIの利⽤については教員の指⽰に従うこと。生成系AIによる出⼒結果をそのまま課題レポートとして提出してはいけない。生成系AIによる出⼒をそのまま提出したことが判明した場合は単位を認定しない、又は認定を取り消すことがある。

適宜講義資料を配布する。

【予習】授業に際して提示するテキストの事前読み込み（15ｈ），関連する流体力学，熱力学，伝熱学の基本事項確認（15ｈ）
【復習】課題レポート作成（15ｈ），講義内容の理解を深め定着させるためにテキストを読み直し（15ｈ）

採用しない

主要項目のうち３件についてレポート課題を課す。各レポートは同じ重みで採点し，成績はレポート提出結果の合計により評価する。

レポートは，ユニバーサルパスポートで提出し，それぞれに採点結果とコメントをフィードバックする。

学部レベルの流体力学，熱力学および伝熱学を習得していることが望ましい。

該当しない。

翌年の履修は「再履修」のみで，「再受験」は認めない。