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基盤流体力学

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科目ナンバリング
  • G-ENG06 5G007 LJ71
  • G-ENG07 5G007 LJ77
  • G-ENG05 5G007 LJ71
開講年度・開講期 2020・前期
単位数 2 単位
授業形態 講義
配当学年 修士
対象学生 大学院生
使用言語 日本語
曜時限 金1
教員
  • 花崎 秀史(工学研究科 教授)
  • 高田 滋(工学研究科 教授)
  • 杉元 宏(工学研究科 講師)
授業の概要・目的 流体力学に関連する発展科目および博士後期課程配当科目への導入となる基礎的事項について講述する.これはまた,技術者がもつべき必要最小限の流体力学アドバンスト・コースに関する知識と理解を与えるものである.具体的内容は,粘性流体力学,回転流体力学,圧縮性流体力学,分子気体力学などで,各分野の基本的な考え方や基礎的事項を,学部におけるよりもより高度な数学・物理学の知識を背景として学習する.
到達目標 分子気体力学,圧縮性流体力学および粘性流体力学の枠組みを学び,最新の流体問題へ応用できる基礎的知識を習得する.
授業計画と内容 分子気体力学,5回,気体力学の現代的アプローチとして,ボルツマン方程式を基礎とした,気体分子運動論の基礎事項を学習する.主な内容は,気体分子の速度分布関数,ボルツマン方程式の初等的な導出,保存方程式,Maxwellの平衡分布,H定理,固体表面散乱模型などである.通常の流体力学の守備範囲をこえる非平衡な流体現象の取扱いに対する入門である.
圧縮性流体力学,5回,気体の流速が上昇し,音速と同程度の速さに達すると,圧縮性の効果によって,衝撃波等の特徴的な現象が現れるようになる.本項では,このような圧縮性流体の基礎的な取り扱い方法を述べる.圧縮性流体の基礎方程式,特性曲線および膨張波,衝撃波を学修した後,管(ノズル)を通る流れを取り扱う.
粘性流体力学,4回,乱流の物理的な性質と数学的な記述について基礎的な事柄を学ぶ.乱流の統計的記述,一様等方性乱流,せん断乱流,外力下の乱流,などについて解説する.
学習到達度の確認,1回,学習到達度の確認を行う.
成績評価の方法・観点 定期試験の成績によって合否を判定する.
履修要件 微分積分学,ベクトル解析,流体力学の基礎,熱・統計力学の基礎
授業外学習(予習・復習)等 授業中に自習課題を与える.
教科書
  • プリント等を配布する.
参考書等
  • 曾根良夫,青木一生:分子気体力学(朝倉書店,東京,1994). リープマン・ロシュコ:気体力学 (吉岡書店, 京都, 1960). Pope: Turbulent Flows (Cambridge Univ Press, 2000).