2025年度/1BJB008001 (公大)

【月3】流体力学特論 <前期>

前半(第1～8週)(対面講義の予定)では、圧縮性流体の解析手法の基礎ならびにキャビテーションと気泡力学について講述する．1) 圧縮性流体の基礎、衝撃波、2) 双曲型偏微分方程式と特性線、3) Riemann問題、4) Euler方程式、5) Euler方程式とRiemann解、6) キャビテーションと気液二相流、7) 気泡力学(固有振動数と非線形振動)、8) 気泡力学(成長・崩壊)。 後半(第9～15回)では、遠隔非同期形式と対面形式の選択制とする。ただし、対面形式は大学指示によりリモートに置き換えることがある。流体力学の工学的な応用に関するトピックス、すなわち、せん断応力に起因する、せん断流れ、境界層、剥離、渦などを含む流れの現象を扱った具体的な課題または実験研究論文等を用い、これまで学んだ力学の知識（ニュートンの運動三法則ほか）で工学的問題の中での流れの現象を理解、考察、想像、予見できるよう、各事例について、調査と分析、または発表、質疑、討論を通して考察を深め，それを力学的に考慮して不備なく説明できたことを自己判断できることを目指す。講義内容は受講生の理解度により変更する。

担当教員氏名

高比良 裕之、中嶋 智也

科目ナンバリング

BJBMEE62004-J1 (公大)

授業管轄部署

工学研究科

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

科目分類

専攻専門科目

配当年次

1年 (公大)

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)

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

機械工学に関係する流体運動の諸現象と流体エネルギーの利用・変換の基礎過程を理解するために、流体力学の基礎理論や工学的な応用から、新しい話題や具体例を取り上げ、流体とその運動に伴う力学に関する基礎ならびに専門知識を機械工学と関連しながら習得することを目標とする．

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	圧縮性流体の基礎，衝撃波	音速の概念，波動方程式について復習をしておくこと
第2回	双曲型偏微分方程式と特性線	固有値と固有ベクトルについて復習をしておくこと．
第3回	Riemann問題	固有値と固有ベクトルについて復習をしておくこと．
第4回	Euler方程式とRiemann解1	圧縮性流体の基礎式と衝撃波について復習しておくこと．
第5回	Euler方程式とRiemann解2	圧縮性流体の基礎式と衝撃波について復習しておくこと．
第6回	キャビテーションと気液二相流	キャビテーションと沸騰現象との違いを理解すること．
第7回	気泡力学1	ポテンシャル流れについて復習しておくこと．
第8回	気泡力学2，中間試験	線形振動を復習し，非線形振動について理解すること．
第9回	ポテンシャル流れ	配布物を読んでおくこと．
第10回	圧力とその応用機械、および性能予測など	復習しておくこと．
第11回	空気圧を利用する移動機械の特性	移動機械の特徴と流体工学の関係を整理理解しておくこと．
第12回	空気圧を利用する機械の事例(1)	前回の授業までで出た内容(内容と専門用語)を整理しておくこと．
第13回	空気圧を利用する機械の事例(2)	前回の授業までで出た内容(内容と専門用語)を整理しておくこと．
第14回	空気圧を利用する機械の事例(3)	前回の授業までで出た内容(内容と専門用語)を整理しておくこと．
第15回	空気圧を利用する機械の事例(4)	前回の授業までで出た内容(内容と専門用語)を整理しておくこと．
第16回	試験	授業内容をもとに考え方を整理しておくこと。また説明は適切な用語、専門用語を用いてできるようにしおくこと．

事前・事後学習の内容

事前配布資料を予習しておくこと． 前半については，音速の概念と波動方程式，圧縮性流体の基礎式と衝撃波について復習しておくこと． 後半については，(1) 後半開始までに，学部で学習した流体関連の知識について復習した上で，高校物理などで学習した物理現象に関連する知識を再確認しておくこと．(2) 授業の予習復習として，流体現象、流体計測に関連する基本事項について，各自理解し説明できるように自己啓発として随時調査すること．

成績評価方法

前半部分(50%)については，Euler方程式とRiemann解，気液二相流中の音速，気泡力学に関する理解をもとに，試験，レポートにより総合的に達成度を評価する． 後半部分(50%)は，基礎ならびに専門知識を機械工学と関連しながらニュートンの運動三法則に不備なく授業概要に沿って論理的に「課題を説明」できるかを試験（大学の指示ある場合はこれに代わる試験レポート）のみで達成度を評価する．試験レポートの場合、図画文章は学会講演会書式に準ずる品質でPDF化提出のこと。 前半と後半の合計60点以上を合格とする．

履修上の注意

特になし

教科書

配布プリント

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参考文献

藤川ほか著「工学の基礎 流体力学」（培風館）, 巽　友正著「流体力学」（培風館）, E. F. Toro "Riemann Solvers and Numerical Methods for Fluid Dynamics" (Springer-Verlag).

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)流体工学特論