△流れ学ＩＩＩ（Fluid Flow III）[3B01]

＜授業のねらい及び具体的な達成目標＞

　粘性のない理想化された流体である理想流体は，数学的取り扱いが容易になるため，流れの基本的な理解に大いに役立つものである。また，実際の工学上の問題の解決にも有用な場面が少なくない。流れ学IIIでは，<理想流体の力学>，特に2次元非圧縮ポテンシャル流れを中心に，その基本事項を学んでいく。
　本科目の達成目標は以下の通りである。(1)理想流体の仮定を適用できる条件を理解する。(2)速度ポテンシャル，流れ関数の概念を理解する。(3)複素速度ポテンシャルを理解し，代表的な２次元ポテンシャル流れを解析する。(4)<翼>などの物体に働く力を求める。(6)理想流体中の<渦>について理解し，<渦>糸の運動を解析する。
（JABEE学習・教育目標）
　「機械工学エネルギー・デザインプログラム」：　（Ｄ）◎
（JABEEキーワード）
　「機械工学エネルギー・デザインプログラム」：エネルギー保存則（ベルヌーイの式），質量と運動量の保存，相似則，理想流体の力学，各種流れの抵抗，粘性流体の力学，翼，渦
（前提となる基礎知識と習得後の展開）
　本科目を履修する前に，数学として「数学I・II」などの微分積分学，「複素関数論」，「ベクトル解析」を，物理学として「工業力学及演習I・II」などの質点・剛体の力学，「流れ学I及演習」，「流れ学II」を習得しておく必要がある。本科目の修得後は，シミュレーションなどのさらに高度な流れの解析やタービンなどの具体的な流体機械の設計に進むことができる。

＜授業計画＞

1. 流体の基礎方程式１
　　（流れ場の未知量，数学的準備，<質量と運動量の保存>）
2. 流体の基礎方程式２ ，<理想流体の力学>と<粘性流体の力学>
　　（オイラーの式，境界条件，<相似則>，レイノルズ数，境界層）
3. 非圧縮ポテンシャル流れ
　　（<渦>度，循環，渦なし流れ，速度ポテンシャル，ラプラスの式）
4. <エネルギー保存則>（<ベルヌーイの式>），２次元ポテンシャル流れ
　　（<ベルヌーイの式>，流れ関数）
5. 複素速度ポテンシャル，代表的な２次元ポテンシャル流れ1
　　（複素関数，複素速度ポテンシャル，一様流，角を回る流れ）
6. 代表的な２次元ポテンシャル流れ2
　　（わき出しと吸い込み，<渦>糸，２重わき出し）
7. 代表的な２次元ポテンシャル流れ3
　　（円柱まわりの流れ）
8. 物体に働く力，<各種流れの抵抗>
　　（抵抗，揚力，ダランベールのパラドックス，クッタ・ジューコフスキーの定理）
9. 等角写像の応用1
　　（等角写像法，ジューコフスキー変換）
10. 等角写像の応用2
　　（平板<翼>を過ぎる流れ，<翼>を過ぎる流れ）
11. ３次元ポテンシャル流れ
　　（球のまわりの流れ）
12. <渦>運動１
　　（<渦>線，<渦>管，<渦>糸，<渦>定理）
13. <渦>運動２
　　（<渦>糸の運動，<渦>層）

＜成績評価方法及び水準＞

総合評点は、期末試験結果を約70%、授業中の小テストの結果（約3回を予定）を約30%の比重で計算する。総合評点が60点以上を合格とする。ただし、総合評点が60点未満であっても、期末定期試験が60点以上の場合は合格（60点）とする。成績は「機械工学エネルギー・デザインプログラム」の学習・教育目標（Ｄ）に対応する。

＜参考書＞

「流体力学(1)」大橋秀雄著(コロナ社)，「流体力学(前編)」今井功著(裳華房)

＜オフィスアワー＞

授業終了後３０分間程度，講義室または新宿キャンパス１２階講師室で。

＜学生へのメッセージ＞

流体力学の古典であるポテンシャル流れの理論では，これまで学習した微積分などの数学的知識を活用し，渦などの基本的な流れの本質を、主として「数式」により理解します。前提となる数学などを十分に復習しておいて下さい。

＜参考ホームページアドレス＞

http://fluid.mech.kogakuin.ac.jp

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