|| 英語(English)
学習支援計画書(シラバス) 検索システム
専門教育課程 航空システム工学科
授業科目区分 科目名 単位数 科目コード 開講時期 履修方法
専門教育課程
専門科目
専門
流れ学Ⅱ
Fundamentals of Fluid Mechanics II
2 E137-01 2021年度
4期(後学期)
修学規程第4条を参照
担当教員名
*印は、実務経験のある教員を示しています。
授業科目の学習教育目標
キーワード 学習教育目標
1.流体の性質 2.流体の基礎 3.運動量の法則 4.流体の運動方程式 5.地域連携 「流れ学Ⅱ」は機械分野の基礎をなす4力学の1つである流体力学の入門的基礎を学ぶ科目 である。航空工学を学習するにあたり、航空機は大気の中を飛行するため、空気の基本的な 性質を理解しなければならない。「流れ学Ⅱ」では、「流れ学Ⅰ」に引き続き、空気や水な どの流体の基本的な性質や法則を理解し、その応用例について講義や演習などにより学習す る。流体粒子の運動や連続性から基礎的な動力学について学習すると共に、流れの基礎式に ついて学習する。
授業の概要および学習上の助言
「流れ学Ⅱ」は流体力学の入門的内容で、主に流体の性質と静止流体および非粘性非圧縮性流体という理想的な流れを学ぶ。 授業計画は第1回目のオリエンテーションで触れ、授業は講義形式で行い、演習を取り込み理解度を確認しながら進める。 1.流体と物体の運動:流れの基礎,流体の運動方程式,連続の式,ベルヌーイの定理, オイラーの運動方程式,ナヴィエ・ ストークスの運動方程式 2.相似則: 流れの相似,無次元数(レイノルズ数,マッハ数等) 3.運動量の法則: 運動量の式 4.物体周りの流れ:揚力と抗力 上述の内容を以下の授業明細(授業回数)にしたがって授業をするが、授業明細は習熟度によって変更することがある。途中 、習熟度を確認するための小テストを実施する。 「流れ学Ⅱ」で使用する教科書は3年生の航空流体力学A,Bでも使用するため少し難しい。そのため、基礎的な演習問題を多数 行うのでノートを中心によく復習すること。 また、航空機や地域連携に関連した流体に関する発表・討議を行うので積極的に参加すること。
教科書および参考書・リザーブドブック
教科書:空気力学入門[丸善出版] 参考書:指定なし リザーブドブック:指定なし
履修に必要な予備知識や技能
・本講義の基礎となるのは、「流れ学Ⅰ」であり、その内容を習熟していることが必要である。この科目の学習が不十分だと 思われる場合、少しずつでも自分で復習を続けること。 ・「航空流体力学A」「航空流体力学B」の受講に不可欠であるとともに、「飛行力学」「熱流体工学」の受講に役立つ。 ・必ずノートをとり、予習および復習を確実に行うこと。また演習や小テストおよびクイズを行う際は自ら積極的に学習に臨 むこと。
学生が達成すべき行動目標
No. 学科教育目標
(記号表記)
D,J,M,N 連続の式、ベルヌーイの定理を使い、基礎的な流体計算ができる。
D,J,M,N 運動量の法則を用いて物体に作用する力を計算できる。
D,J,M 流体粒子の運動や連続性についての基礎的事項を理解し、運動方程式についての概要を説明できる。
D,J,M 流れの基礎式の導出が簡単な場合についてできる。
D,J,M 物体まわりの流れについて説明できる。
達成度評価
評価方法
試験 クイズ
小テスト
レポート 成果発表
(口頭・実技)
作品 ポートフォリオ その他 合計
総合評価割合 40 40 15 0 0 0 5 100
指標と評価割合 総合評価割合 40 40 15 0 0 0 5 100
総合力指標 知識を取り込む力 30 30 5 0 0 0 0 65
思考・推論・創造する力 10 10 10 0 0 0 0 30
コラボレーションと
リーダーシップ
0 0 0 0 0 0 0 0
発表・表現・伝達する力 0 0 0 0 0 0 0 0
学習に取組む姿勢・意欲 0 0 0 0 0 0 5 5
※総合力指標で示す数値内訳、授業運営上のおおよその目安を示したものです。
評価の要点
評価方法 行動目標 評価の実施方法と注意点
試験 ・講義の最後に、全体の理解度を確認するため達成度確認試験を実施する。 ・これまでに講義した内容に関する理解度を測るため、説明問題、式の導出・計算問題などを実施する。 ・学習内容、演習問題、小テスト・クイズなどを十分に復習しておくこと。 ・試験の際には関数電卓を必ず持参すること。
クイズ
小テスト
・途中、講義した内容の小テストを数回実施する。 ・問題は講義の内容の理解度を確認するためのものであり、理解度に応じて評価する。 ・教科書の演習不足分を補うためクイズ・演習問題を宿題として課す。その提出状況も小テスト・クイズ として評価する。
レポート ・レポート課題は、連続の式・ベルヌーイの定理・運動量の式などを用いて物体周りの圧力や流れの特性 について算出したり、書籍から調査した結果を報告するものである。 ・流体に対する興味を深めるため、一定の課題を設けて各自が調査しレポートにまとめて発表を行う(総 合力ラーニング)。 ・これらは、予習や復習を補うもので適宜実施する。
成果発表
(口頭・実技)
作品
ポートフォリオ
その他 その他は主に授業への積極的な参加(授業中に出された問題を黒板で回答することや教員より指示された 場合のグループで討議するアクティブラーニング)や、レポートの取り組みなどについて総合的に評価す る。
具体的な達成の目安
理想的な達成レベルの目安 標準的な達成レベルの目安
・運動量の法則について説明でき、それを応用して、問題を解 くことができる。 ・流体の基礎と運動方程式について説明でき、それを応用して 、問題を解くことができる。 ・物体まわりの流れについて説明でき,問題を解くことができ る。 ・運動量の法則を応用して、問題を解くことができる。 ・流体の基礎と運動方程式を応用して、問題を解くことができ る。 ・物体まわりの流れについて問題を解くことができる。
CLIP学習プロセスについて
一般に、授業あるいは課外での学習では:「知識などを取り込む」→「知識などをいろいろな角度から、場合によってはチーム活動として、考え、推論し、創造する」→「修得した内容を表現、発表、伝達する」→「総合的に評価を受ける、GoodWork!」:のようなプロセス(一部あるいは全体)を繰り返し行いながら、応用力のある知識やスキルを身につけていくことが重要です。このような学習プロセスを大事に行動してください。
※学習課題の時間欄には、指定された学習課題に要する標準的な時間を記載してあります。日々の自学自習時間全体としては、各授業に応じた時間(例えば2単位科目の場合、予習2時間・復習2時間/週)を取るよう努めてください。詳しくは教員の指導に従って下さい。
授業明細
回数 学習内容 授業の運営方法 学習課題 予習・復習 時間:分
1 学習支援計画書を基に、本科目の主題と目標、運営方 法を理解し、流体力学の入門としての流れ学の意味と 意義を理解する。特にこの科目が航空システム工学科 の教育目標のどの部分を担っているか、具体的な達成 レベルの目安を理解する。 出欠調査、レポートの提出、小テスト、達成度確認試 験などの総合評価に係わる内容について確認する。 「流れ学Ⅱ」を学ぶに当たって不可欠な「流れ学Ⅰ」 の内容について復習する。特に「連続の式」「ベルヌ ーイの定理」を確認する。また、偏微分について確認 する。 左記のテーマについて講義と 演習を行う。 教科書に詳しい説明がない部 分は、必要に応じてプリント を併用する。 自己点検 【復習】航空システム工学科の教 育目標と本科目との関連を理解す る。 航空機に対する流体力学の役割に ついて考える。授業で説明した基 礎的事項について理解を深める。 類似した演習問題を解く。 30
2 「運動量の法則」を理解し、運動量の式の誘導を学習 する。 「運動量の法則」の応用例について学習する。 演習問題を解き、現象を表す数式を理解する。 講義 演習 自己点検 【予習】講義内容について調べる 。 【復習】講義内容・演習内容を復 習する。課題が出された場合は作 成する。 30 60
3 「運動量の法則」について演習を通して理解を深める 。 演習 自己点検 【予習】演習内容について調べる 。 【復習】演習内容を復習する。課 題が出された場合は作成する。 30 60
4 「流体の基礎」について学習する。具体的には「流体 力学の基礎式」や「時間微分に関するオイラー的取り 扱い・ラグランジュ的取り扱い(運動する流体の加速 度を示す実質微分)」などについて扱う。 講義 演習 自己点検 【予習】講義内容について調べる 。 【復習】講義内容・演習内容を復 習する。課題が出された場合は作 成する。 30 60
5 「流体の基礎」について学習する。具体的には「流体 変形」について扱う。 講義 演習 自己点検 【予習】講義内容について調べる 。 【復習】講義内容・演習内容を復 習する。課題が出された場合は作 成する。 30 60
6 【総合演習(1)】 学習した内容を総復習するために演習問題を解く。 演習 自己点検 【予習】総合演習の準備をする。 【復習】演習内容を復習する。課 題が出された場合は作成する。 60 30
7 【小テスト(1)】 これまでの学習内容についての小テストを実施する。 小テスト 自己点検 【予習】小テストの準備をする。 【復習】演習内容を復習する。課 題が出された場合は作成する。 60 30
8 「流体の運動方程式(オイラーの運動方程式とナヴィ エ・ストークス方程式)」について学習する。方程式 の導出および応用例について学習する。 演習問題を解き、現象を表す数式を理解する。 【中間振り返り学習】 小テスト(1)の結果から理解の不十分な部分を確認す る。 講義 演習 自己点検 【予習】講義内容について調べる 。 【復習】講義内容・演習内容を復 習する。課題が出された場合は作 成する。 30 60
9 「流体の運動方程式」について演習を通して理解を深 める。 演習 自己点検 【予習】演習内容について調べる 。 【復習】演習内容を復習する。課 題が出された場合は作成する。 60 30
10 「流れの相似則を決める無次元数(マッハ数・レイノ ルズ数等)」について学習する。 【総合演習(2)】 学習した内容を総復習するために演習問題を解く。 演習 自己点検 【予習】総合演習の準備をする。 【復習】演習内容を復習する。課 題が出された場合は作成する。 60 30
11 【小テスト(2)】 これまでの学習内容についての小テストを実施する。 小テスト 自己点検 【予習】小テストの準備をする。 【復習】演習内容を復習する。課 題が出された場合は作成する。 60 30
12 「物体まわりの流れ(翼型・円柱周りの流れ)」につ いて学習する。 講義 演習 自己点検 【予習】講義内容について調べる 。 【復習】講義内容・演習内容を復 習する。課題が出された場合は作 成する。 30 60
13 【達成度確認試験】 これまでの全体の内容について筆記によりその理解度 を確認する。 【達成度確認試験の振り返り自己点検】 達成度確認試験の解説を行い、理解の不十分な部分を 確認する。 試験 自己点検 【予習】達成度確認試験の準備を する。 【復習】試験の内容について理解 を深め、達成度確認試験で出来な かった問題を解けるようにする。
14 【総合演習(3)】 流れ学についての理解を深めるための総合演習を実施 する。 演習 自己点検 【予習】総合演習の準備をする。 【復習】演習内容を復習する。課 題が出された場合は作成する。 60 30
15 【総合演習(4)】 流れ学についての理解を深めるための総合演習を実施 する。課題について発表し、学生および教員と討議す る。 【自己点検】 行動目標が達成できたかどうか確認する。 演習と発表及び討議 自己点検 アンケート 【予習】これまでの演習問題を復 習し、理解を深める。行動目標を 各自検討・反省する。 【復習】講義内容を復習する。 60 30