Fluid Flow II ｜ Syllabus data

開講年度

2025Year

開講学期

First Semester

科目名

Fluid Flow II

授業種別

Lecture

科目名（英語）

Fluid Flow II

授業情報(授業コード・クラス・授業形態)

A1400018 Fluid Flow II

担当教員

SEO Kazuya

単位数

2.0Credits

曜日時限

Wed.2Period

キャンパス

Shinjuku Remote

教室

学位授与の方針

1 基礎知識の修得 0 ％
2 専門分野の知識・専門技術の修得 100 ％
3 汎用的問題解決力の修得 0 ％
4 道徳的態度と社会性の修得 0 ％

具体的な到達目標

(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、応用できる。(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し、応用できる。(3)物体周りの流れと流れの抵抗の関係を理解し、応用できる。(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し、応用できる。(5)流れの計測方法について具体的な知識を理解し、応用できる。

受講にあたっての前提条件

到達目標をよく理解し、高いレベルでの達成を目指す意欲があること

授業の方法とねらい

２年で学んだ流れ学Ｉの基礎の上に，流体の挙動を理解するためのさらに高度な理論を学ぶ。これにより流れの解析のための広い視野を身につけてもらいたい。
(1)粘性を理解し、応用できる。
(2)相似則，無次元数を理解し，応用できる。
(3)オイラーの運動方程式について理解し、応用できる。
(4)ナビエストークスの運動方程式について理解し、応用できる。
(5)境界層の概念を理解し、応用できる。

AL・ICT活用

Presentation／Support for self-learning using ICT

第1回

授業形態

遠隔（同時双方向）

事前学習

本科目を履修する前に、流れ学Iを習得のこと。
「微積分A,B,C,D」により微分積分学を、さらに「物理A, B」、「工業力学及び演習」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。

1時間

授業内容

1．流れ学Ⅰの復習
流体の性質一般，圧力，粘性力

事後学習・事前学習

流体力学の基本単位をマスターする．

1時間

第2回

授業形態

遠隔（同時双方向）

授業内容

2．終端速度
重力と空気抵抗が作用する場合の最終的な速度

事後学習・事前学習

終端速度とは何か，事前に調べておくと良い．
事後には，終端速度が何か，を説明できること．

1時間

第3回

授業形態

遠隔（同時双方向）

授業内容

3．揚力と抗力
これらの空気力のもとは圧力，循環

事後学習・事前学習

循環の定理，揚力，誘導抗力等の意味を事前に調べておくと良い．
事後には，これらを説明できること．

1時間

第4回

授業形態

遠隔（同時双方向）

授業内容

4．渦（自由渦，強制渦，組合せ渦）
渦度

事後学習・事前学習

渦度が流体粒子の回転角速度に関係していることを理解し，渦の種類を意識する，

1.5時間

第5回

授業形態

遠隔（オンデマンド）

授業内容

5．力学的相似則と無次元数・バッキンガムのπ定理
• レイノルズ数Re • フルード数Fr • ストローハル数St • マッハ数Ma

事後学習・事前学習

無次元数が〇〇力と××力の比とか〇〇速度と××速度の比を表していることを理解する．
無次元数の概念，レイノルズ数が何を表しているかを把握する．

1.5時間

第6回

授業形態

別欄もしくは授業内で通知

授業内容

6．これまでの復習演習（試験）
試験範囲
1．流体の性質一般，圧力，粘性力
2．粘性力とレイノルズ数
3．揚力と抗力
4．渦（自由渦，強制渦，組合せ渦）
5．力学的相似則と無次元数・バッキンガムのπ定理

事後学習・事前学習

従来の物理との違いを把握し，流体力学との違いを明らかにする．

3時間

第7回

授業形態

遠隔（オンデマンド）

授業内容

7．流体の支配方程式
デカルト座標系
連続の式

事後学習・事前学習

3次元座標系を意識して，質量保存則である連続の式を理解する．

1時間

第8回

授業形態

遠隔（オンデマンド）

授業内容

8．オイラーの運動方程式
体積力，面積力，圧力
流体粒子の加速度

事後学習・事前学習

ニュートンの運動方程式f=maから流体の基本方程式であるオイラーの運動方程式を導入する．
流れの駆動力は何かを理解する．

2時間

第9回

授業形態

遠隔（同時双方向）

授業内容

9．ナビエ・ストークス方程式
オイラーの運動方程式に粘性力を加えた運動方程式であるNS方程式を理解する．
さらに拡散についても理解する．

事後学習・事前学習

粘性力が流体粒子にどのように作用するかを理解する．

1時間

第10回

授業形態

遠隔（同時双方向）

授業内容

10．ナビエ・ストークスの式の解析解
クエット流れ
ポアゼイユ流れ

事後学習・事前学習

限定された流れにおいてはNS方程式も解法可能な微分方程式になることを確認し，解を得る．

1時間

第11回

授業形態

遠隔（同時双方向）

授業内容

11．境界層
排除厚，運動量厚

事後学習・事前学習

境界層の概念を理解し，その特性を表す排除厚，運動量厚を理解する．

1時間

第12回

授業形態

遠隔（同時双方向）

授業内容

12．境界層方程式
境界層を表すパラメーターから平板にかかる摩擦抗力を推定

事後学習・事前学習

平板にかかる摩擦抗力の導入を理解する．

3.5時間

第13回

授業形態

別欄もしくは授業内で通知

授業内容

総合演習（試験）
下記の内容についての試験を行う．
7．流体の支配方程式
8．オイラーの運動方程式
9．ナビエ・ストークス方程式
10．ナビエ・ストークスの式の解析解
11．境界層
12．境界層方程式

事後学習・事前学習

流体力学の内容を把握する．

1時間

第14回

授業形態

遠隔（同時双方向）

授業内容

振返り学習，流れ学Ⅱの項目を大まかに復習する．
1．流体の性質一般，圧力，粘性力
2．粘性力とレイノルズ数
3．揚力と抗力
4．渦（自由渦，強制渦，組合せ渦）
5．力学的相似則と無次元数・バッキンガムのπ定理7．流体の支配方程式
8．オイラーの運動方程式
9．ナビエ・ストークス方程式
10．ナビエ・ストークスの式の解析解
11．境界層
12．境界層方程式

事後学習・事前学習

復習を行う

2時間

第15回

授業形態

遠隔（同時双方向）

授業内容

流体力学の応用例について、いくつか紹介する。
そのための、流体力学以外のツール、例えば、多目的最適化手法等についても解説する。

事後学習

流体力学と世の中とのつながりを、普段の生活で意識しながら、問題意識、課題抽出をする。
その解決法をイメージするトレーニングをする。

1時間

成績評価の方法

演習点（20％）＋中間試験（40％）＋期末試験（40％）
演習不足の場合はレポート課題を課する。
成績は　Grade C 以上のものに単位をみとめる。

受講生へのフィードバック方法

メールで行う。
メールアドレスは、講義開始後にお知らせする。

教科書

授業時間での配布プリント使用．特に指定しない。
流れ学Iで使った教科書を参考書とする．

参考書

「流れの法則」を科学する ~数式なしで見える流体力学~ (知りたい!サイエンス 63) 伊藤慎一郎（技術評論社
「新編　流体の力学」　中山泰喜著（養賢堂）
「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）
「流体力学(1)」大橋秀雄著(コロナ社)：流体力学の基礎
「流体力学(2)」大橋秀雄著(コロナ社)：粘性流れ、圧縮性流れ
「流体力学」杉山ほか著(森北出版)

オフィスアワー

水曜日、講義終了直後に質問を受け付けます。
メールでアポを取ってください。
zoom，或いは対面で議論しましょう。

受講生へのメッセージ

流れの現象は一見不可解なようだが，よく観察するとびっくりするほど理にかなったものです。興味を持って取り組むと限りない奥深さが感じられるでしょう。自動車に働く抵抗や飛行機の翼に働く揚力などを解析するための基礎となる勉強です。

実務家担当科目

Not applicable

実務経験の内容

教職課程認定該当学科

Department of Mechanical Engineering

その他の資格・認定プログラムとの関連