☆航空熱流体工学特論（Advanced Aero Thermal Fluid Mechanics）[2102]

＜授業のねらい及び具体的な到達目標＞

【授業のねらい】
多くの航空機は自動車や船に比べて非常に速い速度で移動するため，航空機周りの流れは「高速流体」となる．本授業は流体の圧縮性の影響が顕著となる「高速流体」に関わる事項を網羅的に学ぶ．

本授業を通して，様々な航空機やロケットに関わる熱流体現象の基礎的事項を習得する．さらに，「高速流体」が関係する事例について紹介することで，工学的応用知識を習得する．

【具体的な到達目標】
流れにおける圧縮性の影響，マッハ数の効果，衝撃波，超音速ジェット，デトネーションについてその原理を理解する．工学的応用として，超音速飛行機，ロケット，大気圏再突入カプセル，爆発など，高速な流れにおいて観察される流体現象について理解し，工学的見識を深める．

[Aim]
Since most of an aircraft flight are conducted at “high speed condition”, the flow around an aircraft becomes “high speed flow”. In the high speed flow, the compressibility of a fluid significantly affects the flow characteristics. Here, we learn the flow characteristics of “high speed flow” based on the compressible fluid dynamics.

We learn the basis of the thermal and fluid phenomena on the aircrafts and rocket through this course. In addition, many engineering applications of the compressible fluid dynamics are introduced in this course.

[Specific goals]
1. Understand of the compressibility of the fluid, Mach number
2. Understand of the dynamics of a shock wave and detonation
3. Acquire knowledge of the engineering applications based on the compressible fluid dynamics, such as a supersonic airplane, rocket, re-entry capsule, explosion etc.

＜授業計画及び準備学習＞

01. [ガイダンス] 高速流体が関わる工学的応用例や自然現象の紹介

02. [圧縮性流体の性質] 非圧縮性流体の力学と熱力学の復習
準備学習：講義01の資料の復習

03. [音速とマッハ数] 亜音速，遷音速，超音速，極超音速とマッハ数
準備学習：講義02の資料の復習

04. [圧縮性流体の基礎式�@] 連続の式，ベルヌーイの式
準備学習：講義03の資料の復習

05. [圧縮性流体の基礎式�A] エネルギー式，質量流量の式
準備学習：講義04の資料の復習

06. [衝撃波の力学�@] 衝撃波の基礎
準備学習：講義05の資料の復習

07. [衝撃波の力学�A] 垂直衝撃波，スクラムジェットエンジン
準備学習：講義06の資料の復習

08. [衝撃波の力学�B] 斜め衝撃波，超音速飛行機
準備学習：講義07の資料の復習

09. [超音速ジェット�@] 先細ノズルとチョーク，ロケットエンジン
準備学習：講義08の資料の復習

10. [超音速ジェット�A] ラバルノズルの流れ，ロケットプルーム
準備学習：講義09の資料の復習

11. [デトネーション�@] デトネーション(爆轟波)の基礎
準備学習：講義10の資料の復習

12. [デトネーション�A] パルスデトネーションエンジン，回転デトネーションエンジン
準備学習：講義11の資料の復習

13. [爆発現象] 爆発によって発生する爆風と被害
準備学習：講義12の資料の復習

14. [授業の振り返り]


01. [Guidance] Introduction for the “high-speed flow” by showing the engineering applications and natural phenomena

02. [Compressible fluid] Review of incompressible fluid dynamics and thermodynamics
Preparation for learning: Review of Lecture01

03. [Sound speed and Mach number] Subsonic, Transonic, Supersonic, Hypersonic flow
Preparation for learning: Review of Lecture02

04. [Basis of compressible flow dynamics I] Continuity equation，Bernoulli's equation
Preparation for learning: Review of Lecture03

05. [Basis of compressible flow dynamics II] Energy equation, Equation of mass flow rate
Preparation for learning: Review of Lecture04

06. [Shock wave I] Basis of shock wave
Preparation for learning: Review of Lecture05

07. [Shock wave II] Normal shock wave, Supersonic combustion ramjet engine
Preparation for learning: Review of Lecture06

08. [Shock wave III] Oblique shock wave, Supersonic airplane
Preparation for learning: Review of Lecture07

09. [Supersonic jet I] Convergent nozzle and choke, Rocket engine
Preparation for learning: Review of Lecture08

10. [Supersonic jet II] Laval nozzle, Rocket plume
Preparation for learning: Review of Lecture09

11. [Detonation I] Basis of detonation
Preparation for learning: Review of Lecture10

12. [Detonation II] PDE(Pulse detonation engine), RDE(Rotating Detonation Engine)
Preparation for learning: Review of Lecture11

13. [Explosion] Blast wave from explosion, Damage by blast wave
Preparation for learning: Review of Lecture12

14. [Review of the course]

＜成績評価方法及び水準＞

原則としてレポートにより評価します．
Grading is generally evaluated by reports.

＜教科書＞

なし

＜参考書＞

圧縮性流体力学 -内部流れの理論と解析-，松尾一泰，理工学社

＜オフィスアワー＞

授業後の教場．
新宿校舎の居室A1778(木曜日16:00-17:00)．
メールでの質問も受け付けます．