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学習支援計画書(シラバス) 検索システム
機械工学専攻
対象課程 科目名 単位数 科目コード 開講時期 授業科目区分
博士前期課程(修士課程)
流体ダイナミクス特論(2022年度以前入学生対象)
Dynamics of Fluids
2 2269-01 2023年度
後学期
関係科目
担当教員名
授業科目の学習・教育目標
キーワード 学習・教育目標
1.流体力学 2.境界層 3.流体関連振動 4.層流・乱流 5.CFD 自動車、航空機に限らず産業機器の多くは流体中を作動し,流体を利用している.流体は物 質とともにエネルギーを輸送でき,エネルギー変換あるいは集中化に大きな役割を果たす.  本授業では,高度専門技術者教育における力学系主要科目の一つである流体力学を取り上 げ,代表的な流体現象の捉え方,扱い方そして応用力を修得する.さらに流体現象のみにと どまらず実際の種々の工学的諸現象にも広く発展できる基礎能力の養成を図る.  
授業の概要および学習上の助言
流体力学を構成する重要項目について,基礎から応用にいたる種々の視点から扱う.授業をとおして数理解析能力,発表・説 明・討議力を養いながら,流体運動の取り扱い方,その応用について学ぶ. 内容的には,大きく次のパートに分けられる. ①流れの基礎式:力学現象においては基礎式が特に重要であり,その全体像を捉える. ②物体周りの流れ:物体周りの流れにおいては,一般に境界層の存在が重要である.境界層と遷移・剥離とのメカニズムを学 ぶ. ③流体関連事象:流体関連振動やその他の流体事象を数理解析的側面などから取り上げる. ④CFD:上記で学した内容をシミュレーションする.CFD解析を通して流れの特性について理解を深める. 以上,流体力学に関する知識・応用力の修得を目的とするが,これらの授業内容をとおして,流体工学に代表される工業的・ 工学的対象物に対する考え方,扱い方,センスをも磨く.
教科書および参考書・リザーブドブック
特に指定しない
履修に必要な予備知識や技能
予備知識:学部レベルの流れ学,流体力学の知識,英文読解力および微積分学に関する基礎知識および基礎的な解析能力など .授業中にノートをとることは必須である.
学生が達成すべき行動目標
No.
流体の諸現象:乱流,遷移,境界層,剥離,渦,キャビテーションなどの機構を具体的に説明・発表・討議できる.
流体運動の本質は何かと考えることができる.
扱うべき対象に対して,その本質をもとに,モデル化できる.
モデル化したものを,数学的に(数式を用いて)表現し,工学的に有用な形で活用できる.
流体現象をモデル化し解析できる.その内容について発表し,討議できる.
扱っている対象の工学的意味を説明・発表・討議できる.
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 0 30 30 0 0 0 100
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 小テストを複数回行う.内容は,流れの基礎式およびそれまでの授業で取り扱った専門資料を下に行う. 試験内容について評価する.
クイズ
小テスト
レポート CFD演習課題をまとめてレポート形式での提出を求める.そのレポート内容を評価する.
成果発表
(口頭・実技)
輪講形式で行う週がある.また,教室内で質疑応答を行う.そこでは担当箇所あるいは授業内容の説明・ 発表・質疑応答,他者の発表への質疑応答を評価する.
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
*流体の諸現象:基礎式,境界層,衝撃波などの機構およびCF Dを十分理解し具体的に説明・発表・討議できる. *流体の諸現象について,その本質は何かと考えることがで   き,モデル化し説明・発表・討議できる. *モデル化したものを,数学的に(数式を用いて)表現でき,  工学的に有用な形で説明・発表・討議できる. *扱っている対象の工学的意味を把握でき,それをもとに新し  い発想・展開ができる. *流体の諸現象:基礎式,境界層,乱流遷移,CFDなどの機構 の概観を説明・発表・討議できる. *流体の諸現象について,数学的に(数式を用いて)表現で   き,工学的に意味のある形で説明・発表・討議できる. *扱っている対象の工学的意味を把握でき,流体機器や具体的 流体現象との関連をつけて説明・発表・討議できる.
※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 流れ現象を支配する基礎式について,保存則にもとづ き導く.保存則および境界層の初歩的事項を学習する .流れ現象の数理解析的面を理解する. 板書と問題演習を中心に行う . 演習を通して授業内容を自己 点検する. (小テスト) *予習:学部で習った境界層の入 門的事項を復習しておくこと. *復習:ノートを中心に復習する .宿題を行う. *60分 /回 *120 分/回
2 流れ現象を支配する基礎式について,保存則にもとづ き導く.保存則および境界層の初歩的事項を学習する .流れ現象の数理解析的面を理解する. 板書と問題演習を中心に行う . 演習を通して授業内容を自己 点検する (小テスト) *予習:学部で習った境界層の入 門的事項を復習しておくこと. *復習:ノートを中心に復習する .宿題を行う. *60分 /回 *120 分/回
3 流れ現象を支配する基礎式について,保存則にもとづ き導く.保存則および境界層の初歩的事項を学習する .流れ現象の数理解析的面を理解する. 板書と問題演習を中心に行う 演習を通して授業内容を自己 点検する (小テスト) *予習:予定される個所について 予習を行う.レポート課題を出す . *復習:授業内容を全体的に復習 する. *120 分/回 *30分 /回
4 境界層と剥離について学ぶ.英文資料(配布)につい て輪講を行う場合がある. 板書と教室内での質疑応答 *予習:予定される個所について 予習を行う. *復習:授業内容を全体的に復習 する. *120 分/回 *30分 /回
5 境界層と剥離について学ぶ.英文資料(配布)につい て輪講を行う場合がある. 板書と教室内での質疑応答を 行う. *予習:予定される個所について 予習を行う. *復習:授業内容を全体的に復習 する. *120 分/回 *30分 /回
6 境界層と剥離について学ぶ.英文資料(配布)につい て輪講を行う場合がある. 板書と教室内での質疑応答を 行う. *予習:予定される個所について 予習を行う.特に担当箇所につい て入念準備を行い発表する. *復習:授業内容を全体的に復習 する. *120 分/回 *30分 /回
7 代表的物体形状である円柱あるいは翼周りの流れ特性 について扱う. 板書と教室内での質疑応答を 行う. *予習:予定される個所について 予習を行う. *復習:授業内容を全体的に復習 する. *120 分/回 *30分 /回
8 代表的物体形状である円柱あるいは翼周りの流れ特性 について扱う. 板書と教室内での質疑応答を 行う. *予習:流体関連振動現象につい て調べる. *復習:講演内容についてまとめ , *120 分
9 流体関連振動に関する特別講演 特別講演会 *予習:流体関連振動現象につい て調べる. *復習:講演内容についてまとめ る *120 分/回 *30分 /回
10 物体周りの粘性流れ特性,特に境界層の層流・乱流・ 遷移現象,剥離現象などについて,円柱のレイノルズ 数特性を中心に学習する. 板書と教室内質疑応答 *予習:予定される個所について 予習を行う. *復習:授業内容を全体的に復習 する. *120 分/回 *30分 /回
11 物体周りの粘性流れ特性,特に境界層の層流・乱流・ 遷移現象,剥離現象などについて,円柱のレイノルズ 数特性を中心に学習する. 板書と教室内質疑応答 *予習:予定される個所について 予習を行う.レポート課題 *復習:授業内容を全体的に復習 する. *120 分/回 *30分 /回
12 物体まわりの流れに関するCFDを行う. PCを用いた演習と教室内質疑 応答 (小テストの実施) *予習:予定される個所について 予習を行う. *復習:授業内容を全体的に復習 する. *120 分/回 *30分 /回
13 物体まわりの流れに関するCFDを行う. PCを用いた演習と教室内質疑 応答 *予習:予定される個所について 予習を行う. *復習:授業内容を全体的に復習 する. *CFDに関するレポート課題(1 0週目程度に出題予定) *120 分/回 *30分 /回 *60 0分程 度
14 物体まわりの流れに関するCFDを行う. PCを用いた演習と教室内質疑 応答 *予習:予定される個所について 予習を行う. *復習:授業内容を全体的に復習 する. *CFDに関するレポート課題(1 0週目程度に出題予定) *180 分
15 授業全体の振り返り 自己点検および補習を行う. なし