2024年度/1AJA021001 (公大) / (府大)

【月1】熱流体力学 <前期>

地球温暖化、環境汚染が進行する中、エネルギーの有効利用が急務となっている。本講義では、伝熱工学（熱伝導、対流熱伝達、輻射）の基礎理論について述べた後、演習問題を通じて基礎理論の理解の定着を図りながら、基礎理論の応用方法について講義する。

担当教員氏名

比江島 俊彦

科目ナンバリング

AJAASE3C006-M1 (公大) / BMASE3921-J1 (府大)

授業管轄部署

工学部

授業形態

講義

開講キャンパス

中百舌鳥

開講区分

週間授業

配当年次

3年 (公大) / 3年 (府大)

注意: 配当年次は学部・学科によって異なる場合があるので、UNIPAで確認してください。

単位数

2単位 (公大) / 2単位 (府大)

注意: 実際の単位数は学部・学科によって異なる場合があるので、必ずUNIPAで確認してください。

到達目標

伝熱現象のメカニズムを理解し、基本的な問題について伝熱量の計算を行えることが目標である。

各授業回の説明

授業	授業内容	事前・事後の学習内容
第1回	熱流体力学の目的:熱の移動の３つの機構について解説する。さらに、フーリエの法則を解説する。	第1章
第2回	熱伝導方程式:フーリエの法則を基に、熱伝導方程式を導出する。直交座標系で得られた熱伝導方程式から、円筒座標系、球座標系での方程式を導出する。	第1章
第3回	方程式の解法（１）：偏微分方程式（熱伝導方程式）の解法を解説する。	第1章
第4回	方程式の解法（２）：積層平板、集中熱容量法、ビオー数、熱伝達について解説する。	第1章
第5回	中間テスト（熱伝導）	ノートの復習。例題や章末の演習問題を解く。
第6回	流体の基礎方程式：流体の基礎方程式を示し、無次元化を行うことで流体現象を決定する無次元パラメータを整理する。	第2章, 第3章
第7回	境界層理論：境界層の考え方を紹介する。境界層における基礎方程式を導出する。速度境界層、温度境界層について解説する。	第3章
第8回	強制対流熱伝達（平板：層流）：基礎方程式を用いて、ヌッセルト数、プラントル数について解説する。解析、実験で得られた、ヌッセルト数の評価式を紹介する。	第3章, 第4章
第9回	強制対流熱伝達（管内流：層流）：管内流の平均温度，熱伝達率，ヌッセルト数の評価式を紹介する。	第4章
第10回	自然対流熱伝達：強制対流と自然対流の違いを解説する。さらに、ブシネ近似を採用した基礎方程式を用いて、グラスホフ数について解説する。	第5章, 第6章
第11回	乱流熱伝達：乱流境界層、運動量と熱輸送のアナロジー、乱流熱伝達の経験式について解説する。	第6章, 第7章
第12回	中間テスト（対流）	ノートの復習。例題や章末の演習問題を解く。
第13回	輻射（１）：黒体、灰色体、プランクの法則、ウィーンの変位則、キルヒホッフの法則について解説する。	第10章
第14回	輻射（２）：形態係数、黒体でない物体間の輻射伝熱について解説する。	第10章
第15回	輻射（３）：問題演習	第10章
第16回	定期試験（熱伝導、対流、輻射）	ノートの復習。例題や章末の演習問題を解く。

事前・事後学習の内容

各回の講義内容をしっかり復習をすること。例題や章末の演習問題をしっかりと解くこと。

成績評価方法

授業目標で記載している到達目標の達成度について評価する(定期試験 40～50%、2回の中間テスト 20%×2、レポート課題 10～20%)。合格となるためには、伝熱現象のメカニズムを理解し、基本的な問題について伝熱量の計算を行えることが必要である。本科目に合格するための最低基準は60％である。

履修上の注意

★ 質問はいつでも何でもOKです：B6棟309室(対面) or E-mail(返信には時間がかかります)

教科書

日新出版「伝熱工学の基礎」、望月貞成・村田章

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参考文献

理工学海外名著シリーズ37 「伝熱工学＜上＞、＜下＞」 （J. P. ホールマン 著、平田 賢 監訳、ブレイン図書）

オフィスアワー

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教員への連絡方法（メールアドレス等）

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その他

(関連科目)熱力学、流体力学、航空宇宙工学演習Ⅲ