NBU日本文理大学

シラバス情報

注）公開用シラバス情報となります。在学生の方は、「UNIVERSAL PASSPORT」で詳細をご確認下さい。

科目名 流体力学１（Fluid Dynamics1）
担当教員名 松尾　篤二
配当学年 3 開講期 前期
必修・選択区分 コース選択必修（機械工学コース） 単位数 2
履修上の注意または履修条件 関数電卓を毎回必ず持参してください。電卓の使用方法は各自自習して十分習得しておいてください。
受講心得 三角関数や微分，積分が知識が必要です。高校の数学を復習しておいてください。
教科書 流体力学　金原粲監修　（実教出版）
参考文献及び指定図書 わかる水力学　今市憲作・田口達夫・本池洋二共著　（日新出版）
流体の力学　松尾一泰　（理工学社）
関連科目 流体力学２
オフィスアワー
授業の目的 　機械装置には，ポンプ，送風機，油圧装置などのように，流体が関係するものが数多くあります。それらの設計や取扱いには流体に関する知識が不可欠です。本科目では，流体を考える上での基礎である粘性，圧力，浮力を理解し、流速分布や流量の定義、層流、乱流の性質に関する知識を習得して、流体が関係する諸問題を解決する基礎的な能力を身に付けます。
授業の概要 流体による力と流れを簡便に取り扱うために発達してきた経験的な科学である水力学の基本的事項取り扱います。講義の導入部としてまず流体の粘性について解説し、次いで静水力学を取り上げて、圧力、浮力の作用を説明します。続いて，流れの性質と，層流，乱流，レイノルズ数など流れを表す用語の定義と意味を解説します。
授業計画 学習内容 学習課題(予習・復習)
○第1回　授業の概要と成績評価基準の説明、流体の性質
本科目全体の授業内容を大まかに説明し，成績の評価方法を説明します。流体がどのような性質を持つか，流体力学が身のまわりでどのように利用されているかを述べます。
○第2回　流体の圧縮性
流体を圧縮するときの圧力と体積変化の関係を表す体積弾性係数の定義を説明し，気体と液体の圧縮性の違いを述べます。
○第3回　表面張力
表面張力により葉の上の露が球状になったり，毛管現象により管の中の液面に中央部と周辺部とで差ができる現象を理論的に説明します。
○第4回　粘性
空気や水は油に比べてさらさらしていますが，それでも粘性があります。粘性により流れの内部および流体と壁面との間にせん断応力が生じます。せん断応力と速度勾配の関係を表すニュートンの粘性法則を説明します。
○第5回　問題演習
圧縮性，表面張力，粘性に関する演習問題を各自解いてもらいます。解答の解説を行います。
○第6回　圧力とパスカルの原理
流体中に仮想した面に垂直に作用する応力を圧力といいます。圧力の表示には絶対圧とゲージ圧があり，その違いを説明します。流体中の圧力の等方性と水圧機などの原理であるパスカルの原理を説明します。静止している流体中の圧力分布について解説します。
○第7回　マノメータ
液柱の高さで圧力を計測するマノメータの原理を解説し，いろいろな形式のマノメータでの圧力の求め方を説明します。
○第8回　問題演習
圧力やマノメータに関する演習問題を各自解いてもらいます。解答の解説を行います。
○第9回　まとめと小テスト
第1回から第8回までの授業内容について要点を復習し，その後小テストを行います。
○第10回　壁面に作用する圧力による力
液体の貯蔵タンクなど液体が入った容器の壁面が液体の圧力によってどのような力を受けるか，圧力による力の合力である全圧力とその作用点である圧力中心がどのように与えられるかを解説します。
○第11回　浮力と浮揚体の安定性
浮力はアルキメデスの原理として知られていますが，浮力は圧力の合力であることを解説します。また，液面に浮いた物体の安定，不安定を判別する方法を説明します。
○第12回　問題演習
第10回と第11回の内容を中心に，演習問題を各自解いてもらいます。解答の解説を行います。
○第13回　流速と流量
流体の流れを表現する流速と流量について説明します。
○第14回　流れの状態
流れは，流れの状態の時間的な変化の有無により定常流れと非定常流れに分けられ，流れの空間的広がりにより一次元流れ，二次元流れ，三次元流れと呼ばれます。これらについて説明します。また，流れを記述する上で重要な無次元数であるレイノルズ数の定義と，その値の大きさにより層流と乱流の二種類の状態が出現することを説明します。
○第15回　問題演習
流れに関する演習問題を各自解いてもらいます。解答の解説を行います。
○第16回　期末試験
第10回～第15回の授業内容について試験を行います。
 授業の節目で演習問題の宿題を出します。
授業の運営方法 毎回授業内容概要のプリントを配付して講義を行い、例題・演習を解説します。随時、演習問題の宿題提出も課します。
備考
学生が達成すべき到達目標 ①力の合成，分解の方法を習得する。
②力のつり合いの考え方を理解し，いろいろなつり合い問題を解ける。
③力と物体の運動の関係を理解し，いろいろな運動問題を解ける。
評価方法 評価の割合 評価の実施方法と注意点
試験 35 授業内容を理解できているかを確認します。計算問題は考え方、解答の記入方法、答の数値の単位の有無も評価します。
小テスト 35 授業内容を理解できているかを確認します。計算問題は考え方、解答の記入方法、答の数値の単位の有無も評価します。
レポート 30
成果発表
作品
その他
合計 100 ―