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現在位置: ホーム ja シラバス(2020年度) 工学研究科 航空宇宙工学専攻 推進工学特論

推進工学特論

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科目ナンバリング
  • G-ENG07 6G405 LJ77
開講年度・開講期 2020・後期
単位数 2 単位
授業形態 講義
配当学年 修士・博士
対象学生 大学院生
使用言語 日本語
曜時限 金1
教員
  • 江利口 浩二(工学研究科 教授)
授業の概要・目的 分子の回転・振動励起,解離,電離,化学反応および熱・輻射輸送をともなう高温気体の力学を,その気相反応ならびに固体表面との相互作用とともに講述する.さらに,電磁場の存在下における高温電離気体(プラズマ)の力学,およびその構成要素である原子分子やイオンの気相中での反応過程ならびに固体表面との相互作用について講述する.適宜,宇宙工学における推進機(化学推進,電気推進),宇宙機の地球・惑星大気への再突入(衝撃波,空力加熱),および先端工学における諸問題に言及する.
到達目標 高温気体(高温電離気体を含む)の力学,およびその気相反応ならびに固体表面との相互作用について,物理的・化学的本質を理解し,宇宙工学をはじめとする先端工学分野における諸問題に対応できる知識・能力を養成する.
授業計画と内容 高温気体とは,1回,高温気体の定義,特徴,およびその宇宙工学とはじめとする先端工学の応用分野について説明する.
気体原子・分子の構造と熱平衡物性,2回,気体原子・分子の構造と熱平衡物性について復習する.さらに混合気体の熱平衡物性の特徴と解析法を説明する.
気体の熱非平衡物性,2回,熱的非平衡にある混合気体の物性の特徴と解析法について,原子・分子衝突過程,化学反応速度論とともに説明する.
高温気体の平衡・非平衡流れ,4回,高温気体の非粘性・平衡流れ,非粘性・非平衡流れ,粘性・非平衡流れについて,それぞれの基礎方程式とともに,衝撃波・ノズル流れを具体例として,流れの特徴と解析法について説明する.
固体表面での反応を伴う高温気体の流れ,2回,高温気体と固体表面との相互作用について説明する.さらに,固体表面での反応を伴う高温気体流れについて,その基礎方程式とともに,空力加熱を具体例として,流れの特徴と解析法について説明する.
電磁場中の高温電離気体の流れ,2回,電磁場中の高温電離気体の流れについて,基礎方程式とともに,流れの特徴と解析法について説明する.
輻射を伴う高温気体の流れ,1回,高温気体からの輻射(光)の放出,および高温気体の輻射の吸収過程について述べるとともに,輻射を伴う高温気体の流れの基礎方程式,流れの特徴,および解析法について説明する.
フィードバック,1回,本講義の内容に関する到達度を確認する.
成績評価の方法・観点 受講者には,講義の進行に合わせて例えば複数回のレポート提出などを課し評価する場合がある.
履修要件 熱統計力学,気体力学,空気力学,電磁気学,プラズマ物理学,原子・分子物理学,気相・表面反応速度論
授業外学習(予習・復習)等 指示された参考書等を学期をかけて読み進めること.
参考書等
  • [推進工学全般] (1) R.W. Humble, G.N. Henry, and W.D. Larson, Space Propulsion Analysis and Desigm (McGraw-Hill, New York, 1995). (2) G.P. Sutton and O. Biblarz, Rocket Propulsion Elements, 7th ed. (Wiley, New York, 2001). [高温気体と流れ] (3) H.W.Liepmann and A. Roshko, Elements of Gasdynamics (Wiley, New York, 1957); 玉田訳: 気体力学 (吉岡書店, 京都, 1960). (4) W.G. Vincenti and Ch.H. Kruger, Jr., Introduction to Physical Gas Dynamics (Wiley, New York, 1965 / 1975). (5) J.D. Anderson Jr., Hypersonic and High Temperature Gas Dynamics (McGraw-Hill, New York, 1989 / AIAA, Reston, VA, 2000). (6) C. Park: Nonequilibrium Hypersonic Aerodynamics (Wiley, New York, 1990). (7) 日本機械学会編:原子・分子の流れ (共立, 東京, 1996). (8) J. Warnatz, U. Maas, and R.W. Dibble: Combustion: Physical and Chemical Fundamentals, Modeling and Simulation, Experiments, Pollutant Formation, 2nd ed. (Springer, Berlin, 1999). (9) 久保田, 鈴木, 綿貫: 宇宙飛行体の熱気体力学 (東京大学出版会, 東京, 2002). (10) 西田: 気体力学―常温から高温まで― (吉岡書店, 京都, 2004). [電離気体と流れ] (11) M. Mitchner and Ch.H. Kruger, Jr., Partially Ionized Gases (Wiley, New York, 1973). (12) 関口編, 現代プラズマ理工学 (オーム社, 東京, 昭和54年/1979). (13) F.F. Chen, Introduction to Plasma Physics and Controlled Fusion, Vol. 1, Plasma Physics, 2nd ed. (Plenum, New York, 1984); 内田訳, プラズマ物理入門 (丸善, 東京, 昭和52年/1977). (14) L.M. Biberman, V.S. Vorobev, and I.T. Yakubov, Kinetics of Nonequilibrium Low-Temperature Plasmas (Consultants Bureau, New York, 1987). (15) M.A. Lieberman and A.J. Lichtenberg, Principles of Plasma Discharges and Materials Processing (Wiley, New York, 1994). (16) R.O. Dendy ed., Plasma Physics: An Introductory Course (Cambridge University Press, London, 1993). (17) A.R. Choudhuri: The Physics of Fluids and Plasmas: An Introduction for Astrophysicists (Cambridge University Press, London, 1998). (18) 栗木, 荒川: 電気推進ロケット入門 (東京大学出版会, 東京, 2003).