○流れ学Ｉ及演習（Fluid Flow I and Exercise）[1153]

＜授業のねらい及び具体的な達成目標＞

流体力学の中で最も基本的な水力学について、現象の物理的意味を考えながら学習し、さらに演習問題を解くことにより、流体力学の基礎を身に着ける。以下に具体的な目標を示す。
(1)連続の式、ベルヌーイの式を通じて、保存則の意味を理解し、応用問題に適用できるようにする。
(2)運動量保存則・角運動量保存則を用いて、流体が物体等に及ぼす力について理解する。
(3)物体周りの流れと流れの抵抗の関係を理解する。
(4)ポンプや水車などの損失・効率を用いて流体機械の設計手法の基礎を理解する。
(5)流れの計測方法について具体的な知識を習得する。

（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)◎、(F)○

（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）(3h)、質量と運動量の保存(3h)、理想流体の力学(1.5h)、層流と乱流(1.5h)、粘性流体の力学(3h)、各種流れの抵抗(3h)、流れの計測(1.5h)

（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I」、「数学II」により微分積分学を、さらに「工業力学及び演習I」、「工業力学及び演習II」により速度と加速度、質点に働く力と運動法則、仕事とエネルギー、動力、運動量と力積に関する項目を習得しておく必要がある。
本科目の習得後は「流れ学II」に進み、「流体機械」などの応用的な科目を履修することができる。

＜授業計画及び準備学習＞

1. [ガイダンス]　流体の基本的性質（電子教材により予習・演習問題で復習する）
2. [理想流体の力学]　流体の静力学（電子教材により予習・演習問題で復習する）
3. [エネルギー保存則]　連続の式，ベルヌーイの式の導出（電子教材により予習・演習問題で復習する）
4. [エネルギー保存則]　ベルヌーイの式の応用（電子教材により予習・演習問題で復習する）
5. [質量と運動量の保存則]　運動量保存則を用いて、物体に作用する流体力を求める（電子教材により予習・演習問題で復習する）
6. [質量と運動量の保存則]　運動量保存則の応用（電子教材により予習・演習問題で復習する）
7. [層流と乱流]　粘性流体の性質とレイノルズ数、層流と乱流について学ぶ（電子教材により予習・演習問題で復習する）
8. [粘性流体の力学]　管内流れ（ハーゲン・ポアズイユの式）を中心に粘性流体の性質を述べる（電子教材により予習・演習問題で復習する）
9. [粘性流体の力学]　ムーディー線図を用いて、管路内の流れと抵抗、管路の設計法について学ぶ（電子教材により予習・演習問題で復習する）
10. [エネルギー変換]　ポンプや流体機械の損失を考慮して、流体機械の性能を評価する（電子教材により予習・演習問題で復習する）
11. [各種流れの抵抗]　円柱や翼に作用する流体力について説明し、はく離についても解説する（電子教材により予習・演習問題で復習する）
12. [各種流れの抵抗]　境界層とはく離の関係，層流，乱流について学ぶ（電子教材により予習・演習問題で復習する）
13. [流れの計測]　ピトー管、熱線流速計など計測機の原理を説明する（電子教材により予習・演習問題で復習する）
14. [流体工学の応用・全体のまとめ]　タービン・自動車・航空機・風車等の流れを利用した機器について解説する．また流体工学の社会への影響について学ぶ．（電子教材により予習・演習問題で復習する）
15. 学習成果の確認（試験）

＜成績評価方法及び水準＞

授業の形態は、原則として１時限目講義、２時限目演習とする。演習は試験形式で行なう。
成績評価は、演習問題40％、期末試験60％とし、60点以上の者に単位を認める。

＜教科書＞

「基礎から学ぶ流体力学」飯田明由・小川隆申・武井昌宏・著（オーム社）

＜参考書＞

「詳解水力学」今木清康著(理工学社)
「流体力学（１）」大橋秀雄著（コロナ社）
「図解流体工学」望月修著（朝倉書店）

＜オフィスアワー＞

火曜日　16:30〜18:00　八王子校舎8号館203室
水曜日　18:10〜18:30（後期のみ）八王子校舎8号館203室
これ以外の時間帯の質問、及びメールでの質問などは、以下のメールアドレスまで。
konno@researchers.jp

＜学生へのメッセージ＞

具体的な例を示しながら基礎事項をていねいに説明する。演習を通じて理解を深めてほしい。
流れ学Ｉは流体力学の基礎であり、特に保存則について理解していただきたい。

＜参考ホームページアドレス＞

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

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