理工学研究科Graduate School of Science and Engineering
MEC500X1（機械工学 / Mechanical engineering 500）流体力学特論１Fluid Mechanics (1)
辻田 星歩Tsujita HOSHIO
授業コードなどClass code etc
| 学部・研究科Faculty/Graduate school | 理工学研究科Graduate School of Science and Engineering |
| 添付ファイル名Attached documents | |
| 年度Year | 2022 |
| 授業コードClass code | YA015 |
| 旧授業コードPrevious Class code | |
| 旧科目名Previous Class title | |
| 開講時期Term | 春学期授業/Spring |
| 曜日・時限Day/Period | 月4/Mon.4 |
| 科目種別Class Type | |
| キャンパスCampus | 小金井 |
| 教室名称Classroom name | 各学部・研究科等の時間割等で確認 |
| 配当年次Grade | |
| 単位数Credit(s) | 2 |
| 備考（履修条件等）Notes | |
| 実務経験のある教員による授業科目Class taught by instructors with practical experience | |
| カテゴリーCategory | 機械工学専攻 |
すべて開くShow all
すべて閉じるHide All
Outline (in English)
【Course outline】
Researches and developments have been actively performed to improve aerodynamic performances of aircrafts, automobiles, and fluid machineries such as a gas turbine and a wind turbine by using Computational Fluid Dynamics (CFD) techniques to solve various environmental problems. Most of the external and the internal flows encountered in such machines are turbulence which exhibits a highly complex, chaotic and random state of fluid motion. This course provides important topics concerning fundamental properties of turbulent flow field and modeling of turbulent flow which is based on the extraction of universal properties in turbulent phenomena and necessary to economically obtain numerical solutions with high accuracy.
【Learning Objectives】
After completing this course, students should be able to:
- Explain the difference in the properties of laminar and turbulent flows and the wide range of eddy size and the Reynolds averaged flow field in turbulent motion.
- Discuss the meaning of turbulence model in the numerical analysis by observing the common time-averaged property in the fundamental flows such as the flat plate boundary layer, the pipe flow, the jet and the wake.
- Describe the characteristics of all sorts of turbulence models.
【Learning activities outside of classroom】
Before/after each class meeting, students will be expected to spend 4 hours to understand the course content.
【Grading Criteria /Policy】
Students who achieve a total of 60% or more will pass the course.
授業で使用する言語Default language used in class
日本語 / Japanese
授業の概要と目的（何を学ぶか）Outline and objectives
航空機や自動車およびガスタービンなどの流体機械の性能向上を目的に、各関係機関においては数値解析的手法(CFD)による研究開発が行われている。これらの機器の内外の流れの大半は乱流であり、その複雑な流れ場を精度良くかつ効率的に解析するには、その複雑な挙動の中から普遍的な性質を抽出しそれに基づいて乱流現象をモデル化する必要がある。本授業では乱流モデルを理解する上で必要となる乱流場の基本特性を中心に学ぶ。
到達目標Goal
1.乱流と層流の性質の違い、および乱流の大小様々な渦運動が、その平均化された流れ場に与える影響について理解する。
2.平板境界層、管内流、噴流および後流などの基本的な流れ場における乱流現象において共通して現れる時間平均特性を観察することにより、数値解析における乱流のモデル化の意味について理解する。
3.各種乱流モデルの特徴について理解する。
この授業を履修することで学部等のディプロマポリシーに示されたどの能力を習得することができるか（該当授業科目と学位授与方針に明示された学習成果との関連）Which item of the diploma policy will be obtained by taking this class?
ディプロマポリシーのうち、「DP1」「DP3」に関連
授業で使用する言語Default language used in class
日本語 / Japanese
授業の進め方と方法Method(s)（学期の途中で変更になる場合には、別途提示します。 /If the Method(s) is changed, we will announce the details of any changes. ）
対面形式での開講予定です。口頭試問などを行うことにより授業内容の理解度を確認しながら進めていきます。
アクティブラーニング（グループディスカッション、ディベート等）の実施Active learning in class (Group discussion, Debate.etc.)
あり / Yes
フィールドワーク（学外での実習等）の実施Fieldwork in class
なし / No
授業計画Schedule
授業形態/methods of teaching：対面/face to face
※各回の授業形態は予定です。教員の指示に従ってください。
第1回[対面/face to face]：乱流と層流
乱流と層流の流れの挙動の主な違いについて
第2回[対面/face to face]：乱流の時間平均流
乱流の時間平均流に対する支配方程式について
第3回[対面/face to face]：基礎的な流れ場の遷移現象1
噴流にける層流から乱流への遷移について
第4回[対面/face to face]：基礎的な流れ場の遷移現象2
平板境界層と管内流にける層流から乱流への遷移について
第5回[対面/face to face]：乱流の描写
乱流の特性を定量的に評価する方法について
第6回[対面/face to face]：基礎的な乱流場の特性1
噴流と後流の乱流特性について
第7回[対面/face to face]：基礎的な乱流場の特性2
平板境界層と管内流の乱流特性について
第8回[対面/face to face]：壁面境界層の乱流特性1
平板境界層の普遍的乱流特性について
第9回[対面/face to face]：壁面境界層の乱流特性2
管内流の壁面近傍の乱流特性について
第10回[対面/face to face]：乱流の時間平均流における変動の影響1
Reynolds平均とReynolds方程式の誘導について
第11回[対面/face to face]：乱流の時間平均流における変動の影響2
Reynolds応力と時間平均速度分布の関係について
第12回[対面/face to face]：乱流の計算方法
種々の乱流の数値解析法について
第13回[対面/face to face]：Reynolds方程式と乱流モデル1
種々の乱流モデルとその特徴について
第14回[対面/face to face]：Reynolds方程式と乱流モデル2
2方程式乱流モデルについて
授業時間外の学習（準備学習・復習・宿題等）Work to be done outside of class (preparation, etc.)
【本授業の準備・復習時間は、各４時間を標準とします。】各授業テーマに関連する学部授業の復習と配布資料の予習・復習、および課題レポートの作成
テキスト（教科書）Textbooks
配布プリント
参考書References
An Introduction to Computational Fluid Dynamics, Pearson Education Limited
成績評価の方法と基準Grading criteria
評価方法：レポート提出(60%)と筆記試験(40%)で評価する。
評価基準：本科目の到達目標を60％以上達成している学生を合格とする。
学生の意見等からの気づきChanges following student comments
特になし。