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専門教育課程 機械工学科
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
環境・エネルギー機械
Energy and Advanced Fluid Mechanics
2 E035-01 2023年度
6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.エネルギー 2.流体機械 3.ポンプ、水風力タービン 4.CFD 5.地域連携 機械工学に関連するエネルギーについて、種々の角度から取り扱う。まず、現代社会におい て広く問題になっている環境とエネルギー問題について学習する。機械分野、特に流体関連 の分野における種々のエネルギー機械のうち、ポンプやタービンなどの流体機械についての 機構、性能そして設計法の基礎について修得する。さらに、CFDなどを用いながら流体力学 的な観点から環境問題に対して検討する手法を学習する。
授業の概要および学習上の助言
1.エネルギー資源の利用 1.1 自然界のエネルギー 1.2 エネルギー変換技術 1.3 省エネルギー技術 2.エネルギー変換技術について 2.1 風車の原理・性能計算 2.2 ポンプや水車を含む管路系の問題 3.水力機械の基礎について 3.1 ポンプの設計・性能計算 3.2 水力タービンの設計・性能計算 4.CFD解析について 4.1 流れの基礎式 4.2 CFD演習 5.総合演習課題およびプレゼンテーション ・関連科目の予習をして,授業に望むこと. ・必ずノートをとること. ・複数科目の知識を利用できる総合力を付けることが目的である.
教科書および参考書・リザーブドブック
教科書:図解 エネルギー工学[森北出版] 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
エネルギー機械の基礎学問は熱力学、流れ学および流体力学であり、これら履修していることが望ましい.
学生が達成すべき行動目標
No. 学科教育目標
(記号表記)
B,D,J,N 予想されるエネルギー問題を説明できる.
D,J,M,N ターボ機械を用いたエネルギー変換について説明できる.
D,J,M,N ポンプ,風水車およびタービンの原理を理解し,性能計算できる.
D,J,M,N CFDを用いて簡単な流れ解析を実施できる.
D,M 地域社会への影響を考慮した課題に対して,効果的なプレゼンテーションができ,積極的に質疑応答できる.
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 30 30 20 10 0 0 10 100
指標と評価割合 総合評価割合 30 30 20 10 0 0 10 100
総合力指標 知識を取り込む力 15 10 10 0 0 0 0 35
思考・推論・創造する力 15 10 10 0 0 0 0 35
コラボレーションと
リーダーシップ
0 0 0 5 0 0 0 5
発表・表現・伝達する力 0 0 0 5 0 0 0 5
学習に取組む姿勢・意欲 0 10 0 0 0 0 10 20
※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 試験を実施し評価する。 配布資料、演習問題や教科書の練習問題を復習しておくこと。 電卓を持参すること。
クイズ
小テスト
授業中に行う演習問題などにより評価する。 計算問題が中心となるので教科書および講義ノート、電卓を必ず持参のこと。
レポート 総合演習課題として地域社会におけるエネルギーや環境問題に関するレポートを課し、評価する。
成果発表
(口頭・実技)
総合演習課題に関するプレゼンテーションおよびディスカッションにより評価する。
作品
ポートフォリオ
その他 講義へ取り組む姿勢、演習問題など提出物の提出状況より評価する。
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
①近年あるいは今後予想されるエネルギー問題や解決への方向 性を説明できる. ②ターボ機械を用いたエネルギー変換について具体例を挙げな がら詳細に説明できる. ③ポンプし、風水車およびタービンの原理を理解し、性能を計 算できる. ④CFDを用いて流れ解析を実施し,その結果を検討できる. ⑤種々の環境問題に対して流体力学的観点から検討し、その内 容について効果的にプレゼンテーションを行い、討論できる。 ①予想されるエネルギー問題を説明できる. ②ターボ機械を用いたエネルギー変換について説明できる. ③ポンプし、風水車およびタービンの原理を説明できる. ④CFDを用いて簡単な流れ解析を実施できる. ⑤種々の環境問題に対して検討し、その内容についてプレゼン テーションできる。
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 授業方針・目的・概要などを説明し、本科目の学習教 育目標およびその達成レベルを理解する。 CFDに用いる流れの基礎式について学習する. 講義 授業内容の復習,CFDソフトウエ アの準備 30
2 CFDの基礎について学習する. 講義,演習 授業内容の復習,CFDソフトウエ アの準備 60
3 CFD演習(管内流れの解析) 演習 授業内容の復習,完了しなかった ところの実習 60
4 CFD演習(物体まわりの流れの解析) 演習 授業内容の復習,完了しなかった ところの実習 60
5 CFD演習(円柱まわりの非定常流れの解析) 演習 授業内容の復習,完了しなかった ところの実習 60
6 現在の国内外のエネルギー事情について学習する. 自然界のエネルギー、再生可能エネルギーおよびそれ らを用いた発電方法に学習する エネルギーの有効利用技術、コジェネレーションにつ いて学習する。 講義・演習 予習:環境白書など最新の関連報 告書を検索,現在の状況の把握。 再生可能エネルギーに関する講義 内容の復習 60
7 エネルギー変換技術、風車の基礎・理論について学習 する。 講義・演習 予習:風車の種類とその特徴を調 べてみよ. 講義内容の復習 風車の理論、最高効率に関する復 習 60
8 ターボ機械の基礎およびポンプや水車を含む管路系問 題について学習する。 講義・演習 予習:流れ学で学習したベルヌー イの式など該当部を復習すること . 演習課題の復習 損失を考慮した管路系問題につい て復習 60
9 ポンプ・ファンの基礎およびその性能計算について学 習する。 講義・演習 予習:流れ学Ⅰの教科書第5章の 復習および5.3節の角運動量の法 則について熟読する ポンプの存在する管路系の問題に ついて復習 60
10 水車の基礎について学習する。 講義・演習 演習課題の復習 水車の原理,性能および選定方法 に対する授業内容の復習 60
11 前半部(エネルギーに関する部分)を中心に授業の振 り返り 試験 試験 特に6-11回目までの授業講義内容 の復習 120
12 CFD演習 (総合演習課題に関する計算) CFD演習 CFD演習 解析対象に関する検討 60
13 CFD演習 (総合演習課題に関する計算) CFD演習 CFD演習 解析対象に関する検討 60
14 CFD演習およびレポート作成・プレゼンテーションの 準備 演習 レポート作成 レポート作成 180
15 総合演習:本科目の重要項目(特に地域社会への貢献 を含めた課題)に関するCFDを用いた検討を行い、レ ポートとしてまとめ提出する。レポート内容に対して パワーポイントやポスターを用いてプレゼンテーショ ンするとともにディスカッションする。 授業全体を通して学習に対する自己点検する:学習教 育目標に対する自らの達成度を確認する。 プレゼンテーションおよびデ ィスカッション 自己点検 レポート作成 プレゼンテーション準備 自らの達成度を理解し、科目の復 習をする 180