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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
空力解析演習
Aerodynamics Analysis Exercises
1 E143-01 2024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.数値シミュレーション 2.空力解析 3.流体解析 4.有限体積法 5.地域連携 近年のコンピュータの急速な発展と普及に伴い、航空機の分野では機体とエンジンの設計段 階において、流体解析による数値シミュレーションが多用されている。そこで本教科では、 汎用数値解析ソフトウェアを利用して流体シミュレーションの実際を演習により学び、航空 機設計に利用できるようになることを目標とする。また、地域を初めとする実際の問題に対 して数値シミュレーションを活用する能力を身につける。
授業の概要および学習上の助言
この授業では、流体解析の基礎について学習すると共に汎用熱流体ソフトウェアを用いて流体解析の演習を行う。 流体解析では翼周りの流れ場を取り上げ、熱流体解析ソフトウェアを用いて解析し、実験結果との比較により数値シミュレー ションの精度を評価する。  1.数値シミュレーションの概説  2.流体解析    ・解析領域の設定     ・格子生成    ・計算法の選択      ・初期条件・境界条件の設定    ・解析の実行       ・結果の表示    ・実験結果との比較
教科書および参考書・リザーブドブック
教科書:指定なし 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
「流れ学Ⅰ」、「流れ学Ⅱ」、「航空流体力学Ⅰ」、「3D-CAD」、「数理モデルプログラミング」を履修していること が望ましい。 流体解析のテキスト(演習資料)は講義時に配布する。
学生が達成すべき行動目標
No. 学科教育目標
(記号表記)
H,L,N 汎用流体解析ソフトウェアを用いて基本的な流れ場の解析ができる。
H,L,N 解析結果に影響を及ぼす項目を説明できる。
H,L,N 解析対象とした流れ場を理解するために必要な情報を解析結果から取得し、評価ができる。
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 0 0 100 0 0 0 0 100
指標と評価割合 総合評価割合 0 0 100 0 0 0 0 100
総合力指標 知識を取り込む力 0 0 50 0 0 0 0 50
思考・推論・創造する力 0 0 30 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 10 0 0 0 0 10
学習に取組む姿勢・意欲 0 0 10 0 0 0 0 10
※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
クイズ
小テスト
レポート ・前半は,円柱周りや翼型周りの流れの基礎問題を、汎用熱流体解析ソフトウェアを用いて解析し結果を 評価する課題レポートや,流体解析の基礎に関する課題レポートを課す。解析手順や格子分割法が解析結 果に及ぼす影響につき理解し、少ない格子数で精度の良い解析を実施するための方法について検討する。 ・後半は,航空機周りの流れ場等に関連した流体問題に対し、物体に作用する圧力・揚力・抗力・モーメ ントを、汎用熱流体解析ソフトウェアを用いて解析し、解析結果を流体力学などの知識に基づき自力で考 えて評価・考察するレポート課題を課す。
成果発表
(口頭・実技)
作品
ポートフォリオ
その他
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
○2次元円柱周りの流れ解析では、境界条件の設定や、格子生 成法が解析結果に及ぼす影響を正確に評価できる。また解析効 率を高めるための格子生成法を考案できる。 ○翼型の流れ解析では、圧力分布・揚力・抗力・モーメントを 正確に求めることができる。また解析結果を流体力学などの知 識に基づき評価・考察できる。 ○2次元円柱周りの流れ解析では、境界条件の設定や、格子生 成法が解析結果に及ぼす影響を評価できる。また解析効率を高 めるための格子生成法を検討できる。 ○翼型の流れ解析では、圧力分布・揚力・抗力・モーメントを 正確に求めることができる。
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 「ガイダンス」 配布する学習支援計画書を基に科目の学習目標、概要 や行動目標を理解する。 航空機開発における数値シミュレーションの位置づけ を理解する。 「流体解析」 流体解析の基本的な考え方、流れを理解する。汎用熱 流体解析ソフトウェアの使用法について配付資料に従 って遷音速流れの定常流れ解析(非粘性)を実行する ことで理解する。 ・解析領域の設定 ・計算法の選択 ・初期条件及び境界条件の設定 ・計算格子の生成 ・解析の実行 ・結果の表示 ・空力係数値の計算 講義・演習 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。講義・演習内容・汎用熱流体 解析ソフトウェアの使用方法を復 習する。課題で得られた結果を整 理する。 【課題】講義資料等を参考に課題 を行う。 30 90
2 「流体解析」 流体解析の基礎を理解する。汎用熱流体解析ソフトウ ェアを用いて2次元円柱周りの非定常流れ解析に取り 組む。 ・解析条件の設定 ・結果の後処理(瞬間値と平均値) 講義・演習 自己点検 【予習】配布テキスト(流体解析 )の円柱解析箇所を予習する。 【復習】課題で得られた結果を整 理する。 【課題】講義資料等を参考に課題 を行う。 20 20 90
3 「流体解析」 流体解析の基礎を理解する。汎用熱流体解析ソフトウ ェアを用いて2次元円柱周りの非定常流れ解析に取り 組む。 ・実験値との比較 講義・演習 自己点検 【予習】配布テキスト(流体解析 )の円柱解析箇所を予習する。 【復習】講義・演習内容・課題で 得られた結果を整理する。 【課題】講義資料等を参考に課題 を行い、得られた結果を考察する 。 20 20 90
4 「流体解析」 汎用熱流体解析ソフトウェアを用いて翼型周りの定常 流れ解析に取り組む。 ・迎角の変更 講義・演習 自己点検 【予習】配布テキスト(流体解析 )の翼型解析箇所を予習する。 【復習】講義・演習内容・課題で 得られた結果を整理する。 【課題】講義資料等を参考に課題 を行い、得られた結果を考察する 。 20 20 120
5 「流体解析」 流体解析の基礎を理解する。汎用熱流体解析ソフトウ ェアを用いて翼型周りの定常流れ解析に取り組む。 ・実験値との比較 講義・演習 自己点検 【予習】配布テキスト(流体解析 )の翼型箇所を予習する。 【復習】講義・演習内容・課題で 得られた結果を整理する。 【課題】課題で得られた結果を考 察する。 20 20 180
6 「総合演習(流体解析)」 流体解析に関する演習を行う。 演習 自己点検 【予習】演習内容を確認して授業 に臨む。 【課題】演習の内容を課題にまと め、得られた結果を考察する。 20 180
7 「総合演習(流体解析)」 流体解析に関する演習を行う。 「自己点検授業」 行動目標に達成したかどうかの確認を行う。 演習 自己点検 【予習】演習内容を確認して授業 に臨む。 【課題】演習の内容を課題にまと め、得られた結果を考察する。 20 120