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授業科目名
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担当教員
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粘性流体特論
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角田 博之
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時間割番号
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単位数
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コース
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履修年次
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期別
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曜日
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時限
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| 321080 | 2 | (未登録) | 1 | 前期 | 月 | III | ||||||||||||
| ［概要と目標］ | ||||||||||||||||||
| 粘性を有する実在流体の運動に関して，その運動（流れ）の数学的表記法を学び，流れに伴う流体要素の変形と粘性応力の構成式を理解する．そして，力学の第一原理に基づき，粘性流体の解析の出発点となるナビアストークス方程式を誘導する．この式を基にして，厳密解が存在する特別な流れを始めとして，Re数が極限的に小さい場合と大きい場合の近似方程式とその解法について説明する．特に，Re数が大きい極限で得られる境界層方程式について，その物理的意味を十分に理解し，現実の流れに応用する上で役立つようにする．また，典型的な流れの形態である乱流の性質や解析法についても，最新知識を適宜取り入れ解説する． | ||||||||||||||||||
| [到達目標] | ||||||||||||||||||
| 本講義では，粘性流体の運動を理解することを目的とし，特に，次の５つの基本的問題の理解を達成目標とする．<BR>1. ベクトル解析とテンソル表記法を理解すること<BR>2. 粘性応力の発生と流体の変形運動との関係の理解すること<BR>3. ナビアストークス方程式の各項の意味を説明でき，一方向の流れが理解できること<BR>4. 境界層理論の概念が説明でき、高Re数の流れの扱い方が理解できる<BR>5. 乱流の性質とその統計的解析法を理解すること | ||||||||||||||||||
| ［必要知識・準備］ | ||||||||||||||||||
| 受講者は，流体工学に関する基礎的事項はいうまでもなく，数学（特に，微分積分学ならびにベクトル代数学）および物理学（特に，力学）の基本的事項を理解していることが望ましい． | ||||||||||||||||||
| ［評価基準］ | ||||||||||||||||||
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| ［教科書］ | ||||||||||||||||||
| (未登録) | ||||||||||||||||||
| ［参考書］ | ||||||||||||||||||
| ［講義項目］ | ||||||||||||||||||
| 1. 講義シラバス説明，粘性流体流れ入門，ベクトル・テンソル表記法１<BR>2. ベクトル・テンソル表記法２<BR>3. 流れの基礎方程式１（流体運動の表記法，流体要素の変形と粘性応力）<BR>4. 流れの基礎方程式２（ナビアストークス方程式）<BR>5. ナビアストークスの式の厳密解の例１<BR>6. ナビアストークスの式の厳密解の例２<BR>7. 流れの相似則とRe数極限解（ストークス近似と境界層近似）<BR>8. 境界層方程式の性質<BR>9. 境界層方程式の厳密解<BR>10. 境界層方程式の近似解法<BR>11. 層流と乱流，乱流遷移<BR>12. 乱流の性質とその統計的解析法<BR>13. レイノルズ応力とレイノルズ方程式<BR>14. 打ち止め問題と乱流モデル<BR>15. 総括評価とまとめ | ||||||||||||||||||