理工学部Faculty of Science and Engineering
MEC300XB（機械工学 / Mechanical engineering 300）流体工学Fluid engineering
平野 利幸Toshiyuki HIRANO
授業コードなどClass code etc
| 学部・研究科Faculty/Graduate school | 理工学部Faculty of Science and Engineering |
| 添付ファイル名Attached documents | |
| 年度Year | 2022 |
| 授業コードClass code | H5083 |
| 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 | 水3/Wed.3 |
| 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) | |
| 備考（履修条件等）Notes | |
| 他学部公開科目Open Program | |
| 他学部公開（履修条件等）Open Program (Notes) | |
| グローバル・オープン科目Global Open Program | |
| 成績優秀者の他学部科目履修制度対象Interdepartmental class taking system for Academic Achievers | |
| 成績優秀者の他学部科目履修（履修条件等）Interdepartmental class taking system for Academic Achievers (Notes) | |
| 実務経験のある教員による授業科目Class taught by instructors with practical experience | |
| SDGsCPSDGs CP | |
| アーバンデザインCPUrban Design CP | |
| ダイバーシティCPDiversity CP | |
| 未来教室CPLearning for the Future CP | |
| カーボンニュートラルCPCarbon Neutral CP | |
| 千代田コンソ単位互換提供（他大学向け）Chiyoda Campus Consortium | |
| カテゴリー＜理工学部＞Category |
機械工学科機械工学専修 学科専門科目 |
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Outline (in English)
【Outline (in English)】
【Course outline】
In this course, students will understand the governing equations for viscous fluid, which is a real fluid. Students will also learn the difference of fluid motions between laminar flow and turbulent flow and the equations governing each motion, while understanding how to handle problems related to viscous fluid. In addition, students will gain basic knowledge of high-speed air flow, mainly how to handle quasi-one-dimensional flow and its characteristics.
【Learning Objectives】
After completing this course, students should be able to:
- Understand the Navier-Stokes equations describing the motion of viscous fluids.
- Derive and understand the Reynolds equation for turbulent flow fields.
- Understand the conservation laws of compressible flows and thermodynamic fundamentals.
- Understand the basic equations for quasi-one-dimensional compressible flows.
【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
本講義では、実在流体である粘性流体に対する支配方程式について理解する。また、層流と乱流の流体運動の違いと、それぞれの運動を支配する方程式について学び、粘性流体関連問題の取り扱い方を理解する。さらに、高速空気流に関する基礎知識として、主に準一次元流れの扱い方および特徴について理解する。
到達目標Goal
1．粘性流体の運動を記述するナビエ・ストークス方程式を理解できる。
2．乱流場に対するレイノルズ方程式を導出できる。
3. 圧縮性流体の保存則と熱力学的基礎事項を理解できる。
4．準一次元圧縮性流れに対する関係式を理解できる。
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」と「DP2」と「DP4」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. ）
授業は対面で行います。各回の授業計画の変更については、学習支援システムでその都度提示します。
課題等の提出・フィードバックは学習支援システムを通じて行う予定です。
流体粒子の運動と変形および粘性が流体運動に与える力について講義を行う。また、それらを基にして粘性流体の運動を支配するナビエ・ストークス方程式を誘導し、粘性流の挙動が層流と乱流で大きく異なることについて概説する。さらに圧縮性流体の基礎として主に準一次元流れについて講義を行う。
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]：非粘性流体の運動量保存則
非粘性流体の運動方程式(オイラーの運動方程式)について
第2回[対面/face to face]：流体粒子の変形と回転
流体粒子の、平行移動、伸縮、回転、ひずみについて
第3回[対面/face to face]：流体粒子の変形速度と応力の関係
流体粒子の変形速度と流体の粘性応力の関係について
第4回[対面/face to face]：質量保存則
流体運動の質量保存則を表す連続の式について
第5回[対面/face to face]：粘性流体の運動量保存則
粘性流体の運動方程式(ナビエ・ストークス方程式)の誘導について
第6回[対面/face to face]：エネルギー保存則
粘性流体のエネルギー方程式の誘導について
第7回[対面/face to face]：単純な層流の解析解
ナビエ・ストークス方程式の簡略化による単純層流の解析解の導出について
第8回[対面/face to face]：演習問題
粘性流体の運動に関する演習問題を解く
第9回[対面/face to face]：乱流の運動
乱流と層流の流体挙動の違いについて
第10回[対面/face to face]：レイノルズ方程式と乱流モデル
乱流運動の時間平均操作にによる評価方法について
第11回[対面/face to face]：圧縮性流体の質量、運動量、エネルギー保存則
圧縮性流体を学ぶ上で必要な保存則と熱力学の基礎事項について
第12回[対面/face to face]：音速とマッハ数
圧縮性流体の運動を分類する音速とマッハ数について
第13回[対面/face to face]：準一次元定常等エントロピー流れ
管路内の流れを対象とした準一次元定常等エントロピー流れの関係式について
第14回[対面/face to face]：衝撃波
衝撃波の性質と関係式について
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・復習等の授業時間外学習は、4時間を標準とする】各授業テーマに関する配布資料の予習・復習および課題レポートの作成
テキスト（教科書）Textbooks
笠原英司編著「現代水力学」、オーム社
配布資料
参考書References
古川明徳、瀬戸口俊明、林秀千人「流れの力学」、朝倉書店
成績評価の方法と基準Grading criteria
評価方法：定期試験(80%)およびレポート(20%)による。
評価基準：本科目において設定した達成目標の60％以上を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
授業の進度を理解度に合わせて調整する。
その他の重要事項Others
ポイントとなる事項については演習問題の資料を配布します。問題の解け具合により理解度を把握し、必要に応じて積極的に質問すること。授業前に教科書に目を通し、授業後は講義ノートの内容の確認などの予習復習は最低限行うこと。