科目名: 流れ学 (01) Hydraulics
担当教員: 渕脇 正樹 (大学院情報工学研究院機械情報工学研究系) futiwaki@mse.kyutech.ac.jp
対象分野科目 必修科目 2単位
2年 前期 月曜4限目 2201講義室
授業の概要
機械工学の重要な一分野である流体工学の基礎を講義する。さまざまな流れ現象や、粘性、圧縮性、圧力の基礎概念を理解させたのち、エネルギー保存則および運動量・角運動量保存則について講義する。
カリキュラムにおけるこの授業の位置付け
学習教育目標「(A-3) 機械工学の基礎、(2)エネルギと流れ」を達成する科目群に位置し、基礎物理学B・同演習（流体）を修得したことを前提とする。また、同時期に開講される熱力学を履修していることが望ましい。流れ学は、固体力学、機械力学、熱力学などとともに、機械工学の主要分野の一角を占める。熱流動システムI、IIや計算熱流体力学などの前提となる基礎科目である。
授業項目 (授業計画)
- (1) 流体工学の占める分野、クヌーセン数
- (2) 流体の様々な性質１（粘性、壁面固着条件、Reと流れ）
- (3) 流体の様々な性質２（圧縮性、層流・乱流、流れを表す諸量）
- (4) 流体の様々な性質３（流線、流跡、流脈、物性値）
- (5) 静止流体の圧力、圧力分布、液柱圧力計
- (6) 浮力、水中の面に働く力、相対的静止
- (7) 連続の式、エネルギー保存則
- (8) 非圧縮流：ベルヌーイの定理
- (9) 非圧縮流：損失
- (10) 非圧縮流：機械とのエネルギーのやり取り
- (11) 圧縮流に対するエネルギー保存則
- (12) 運動量法則
- (13) 角運動量法則
- (14) 流体計測
授業の進め方
教科書に沿って講義を行う。演習書に沿って演習を実施して練習問題により理解を確実にする。
授業の達成目標 (学習・教育目標との関連)
学習教育目標「(A-3) 機械工学の基礎—機械工学の基礎概念について広く理解し，機械情報工学へと応用できる能力
(2)エネルギと流れ」を身に着けるため、流体のさまざまな性質、圧力の概念、質量と運動量の保存，およびエネルギー保存則について，基本的な考え方を身につけ、さらに与えられた問題に対してこれらを利用することにより式に表わしてモデル化して解くことができる能力を養うことを目標とする。
成績評価の基準および評価方法
最終的な評価は、定期試験（30％程度）と中間試験（30％程度）、レポート（20％程度）、小テスト（20％程度）で判断する。
キーワード
水力学、流体力学、非圧縮性、ベルヌーイの定理、運動量法則、流体計測
教科書
加藤 宏 編、例題で学ぶ流れの力学、丸善
大橋秀雄：流体力学（１） コロナ社
