【 2008 年度 授業概要】

科　　　目			流れ学 ( Hydraulics )
担当教員			林 公祐 講師
対象学年等			機械システム工学専攻・2年・前期・選択・2単位
学習・ 教育目標			A4-2(100%)
JABEE 基準1(1)			(d)1,(d)2-a,(d)2-d,(g)
授業の概要 と方針			はじめに流体運動の記述方法および連続の式，運動方程式を学ぶ．その後，非圧縮性流体の渦なし運動について述べる．特に，速度ポテンシャルおよび流れ関数によりあらわされる様々な二次元流れについて詳述する．次に，実在流体の運動を考えるために粘性を導入し，ナビエ‐ストークス方程式を導出する．基本的な粘性流れに対するナビエ‐ストークス方程式の解や境界層などについて述べる．
到 達 目 標		1	【A4-2】　 二次元非圧縮性流体の渦なし流れが速度ポテンシャルおよび流れ関数により表わされることを理解し，また複素関数を応用して種々の非圧縮非粘性流れを記述し，理解できる．
		2	【A4-2】　 連続の式およびナビエ‐ストークス方程式を導出でき，その式を解いて基本的な粘性流れの解を得られる．
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評 価 方 法 と 基 準	到 達 目 標 毎	1	2次元非圧縮非粘性流れについて，速度ポテンシャル・流れ関数・複素ポテンシャルに対する理解度と，これらを用いて基本的な流れを求めることができる能力を，レポートおよび定期試験で評価する．
		2	連続の式およびナビエ‐ストークス方程式に対する理解度と，これらを解いて基本的な流れに対する解を得ることができる能力を，レポートおよび定期試験で評価する．
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	総 合 評 価		成績は，試験80%　レポート20%　として評価する．100点満点で60点以上を合格とする．
テキスト			「流体力学」今井功（岩波書店）
参考書			「わかりたい人の流体工学(I)(II)」：深野徹（裳華房） 「流体力学」：神部勉（裳華房） 「基礎演習シリーズ　流体力学」：神部勉（裳華房）
関連科目			本科M4DC，M5DCの「流体工学」
履修上の 注意事項			本科M4DC，M5DCの「流体工学」を受講しておくことが望ましい．

【授業計画（ 流れ学 ）】

週	上段：テーマ／下段：内容（目標、準備など）
1	ベクトル解析の基礎(1)
	流体力学を学ぶ準備としての，ベクトル解析の基礎を習得する．
2	ベクトル解析の基礎(2)
	流体力学を学ぶ準備としての，ベクトル解析の基礎を習得する．
3	流体運動の記述法
	流体運動の二通りの記述法である，ラグランジュの方法とオイラーの方法について学ぶ．
4	オイラーの連続方程式および運動方程式
	オイラーの連続方程式および運動方程式を導出する．その導出過程と式の意味を理解する．
5	ラグランジュの連続方程式および運動方程式
	ラグランジュの連続方程式および運動方程式を導出する．その導出過程と式の意味を理解する．
6	流線および渦線
	流線，粒子跡，渦線などの諸定義を理解する．渦なし流れの条件および速度ポテンシャルを理解する．
7	ベルヌーイの定理
	オイラーの運動方程式から，静止流体に対する平衡方程式や，ベルヌーイの定理を導く．
8	非圧縮性流体の渦なし運動(1)
	非圧縮性流体の渦なし運動について学ぶ．渦なし運動とラプラスの式など．
9	非圧縮性流体の渦なし運動(2)
	非圧縮性流体の渦なし運動について学ぶ．ラプラスの式のいくつかの簡単な解．
10	二次元渦なし運動(1)
	複素関数を用いて二次元渦なし運動について調べる．流れ関数や複素速度ポテンシャルの導入．
11	二次元渦なし運動(2)
	複素関数を用いて二次元渦なし運動について調べる．いくつかの基本的な流れを記述する．
12	応力テンソルとナビエ‐ストークス方程式
	粘性応力を導入し，ナビエ‐ストークス方程式を導出する．その導出過程と式の意味を理解する．
13	ナビエ‐ストークス方程式の解
	円管内層流など簡単な例について，ナビエ‐ストークス方程式の解を求める．
14	境界層方程式
	ナビエ‐ストークス方程式から境界層内で成立する境界層方程式を導出し，具体例として平板の場合の流れを理解する．
15	エネルギー方程式
	エネルギー保存則から，エネルギー方程式を導出する．その導出過程と式の意味を理解する．
備 考	前期定期試験を実施する．