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授業科目名
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担当教員
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流体力学特論
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角田 博之／山本 義暢
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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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| GTM503 | 2 | (未登録) | 1 | 前期 | 月 | II | ||||||||||||||||||||
| ［概要と目標］ | ||||||||||||||||||||||||||
| [Advanced Fluid Mechanics] Fluid mechanics tackles the problems of the fluid flow theoretically by assuming the flow as a motion of fluid point. Students are advised to learn the way to handle the flow analytically and theoretically by making full use of the knowledge of fluid mechanics. Starting from the Navier-Stokes equations which are the fundamental equations of fluid motion, first of all, exact solutions of the equations are derived in cases of low and high Reynolds-number limits and then ideas of the boundary layer and the laminar/turbulent flow are described. Furthermore, the fundamental statistical theory, similarity law, and transport properties of turbulence are introduced to understand the turbulence modelling. 流体力学は『流れ』を流体点の運動として物理的に扱い、流れの諸問題を理論的に扱う学問である。本講義では流体の力学に関連して、流れの解析的・数学的な扱いを修得することを目指す。流体運動の基礎方程式であるナビエ・ストークス方程式を出発点として、レイノルズ数極限解を誘導し、境界層や層流・乱流の概念を解説する。さらに乱流の統計法則・相似則・輸送特性並びに、乱流運動の本質である組織構造特性を説明する。そしてこれら基礎知見を基に工学的に重要な乱流モデリングへの反映及びその活用法を解説する。 |
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| [到達目標] | ||||||||||||||||||||||||||
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1. to understand the derivation of the Navier-Stokes equations and to explain the physical meaning of each term 2. to understand the idea of the boundary layer and to apply this idea to high Re-number flow around a body 3. to be able to explain the basics of statistical theory, similarity law and transport properties of turbulence 4. to be able to make a decision of the most suitable turbulence model according to the properties of turbulent flows 1. ナビアストークス方程式が導かれる過程と式の意味を理解し，他者に対して説明できること 2. 境界層理論の概念を理解し，物体周りの高Re数流れの力学に応用できること 3. 乱流の統計的性質・相似則・輸送特性の基礎を説明できること 4. 乱流モデリング方法を理解し、乱流特性に応じた乱流モデルの選択・活用ができること |
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| ［必要知識・準備］ | ||||||||||||||||||||||||||
| Students are expected to have a good understanding on mathematics (especially calculus and vector algebra) and physics (especially dynamics) as well as fundamental fluid engineering. 流体工学に関する基礎的知識、数学（特に、微分積分学ならびにベクトル代数学）および力学の基本的事項 |
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| ［評価基準］ | ||||||||||||||||||||||||||
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| ［教科書］ | ||||||||||||||||||||||||||
| (未登録) | ||||||||||||||||||||||||||
| ［参考書］ | ||||||||||||||||||||||||||
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| ［講義項目］ | ||||||||||||||||||||||||||
| (1) Course guidance, vector and tensor notation (Tsunoda) (2) Description of fluid motion and viscous stresses (Tsunoda) (3) Navier-Stokes equations (Tsunoda) (4) Exact solutions of the Navier-Stokes equations (Tsunoda) (5) Similarity law and Re-limiting solutions (Tsunoda) (6) Properties of the boundary layer flow (Tsunoda) (7) Presentation on various problems in fluid dynamics (Tsunoda) (8) The nature of turbulence (Yamamoto) (9) The Reynolds equations (Yamamoto) (10) Statistical theories of turbulence (Yamamoto) (11) The dynamics of turbulence (Yamamoto) (12) Turbulent heat and mass transfer (Yamamoto) (13) Turbulence model; RANS (Yamamoto) (14) Turbulence model; LES (Yamamoto) (15) Review and summary (Tsunoda / Yamamoto) (1) 講義概要説明、ベクトル・テンソル表記法【角田】 (2) 流体運動の表記法と流体における応力構成式【角田】 (3) ナビアストークス方程式【角田】 (4) ナビアストークス式の厳密解が存在する流れ【角田】 (5) 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）【角田】 (6) 境界層流れの性質【角田】 (7) プレゼンテーション【角田】 (8) 乱流の特性とその空間スケール【山本】 (9) 乱流の方程式【山本】 (10) 乱流の統計的性質【山本】 (11) 組織乱流構造特性【山本】 (12) 乱流スカラ輸送【山本】 (13) 乱流モデリング(RANS)【山本】 (14) 乱流モデリング(LES)【山本】 (15) 総括評価とまとめ【角田／山本】 |
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| ［前年度授業に対する改善要望等への対応］ | ||||||||||||||||||||||||||
| アンケート結果確認中 | ||||||||||||||||||||||||||