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 授業科目
 Course Title
熱流体工学特論
Advanced Thermal and Fluid Engineering
 担当者
 Instructor
教授   中西 裕二  前学期 水曜日2時限
准教授 伊東 弘行  前学期 水曜日2時限
 単 位
 Credit
2

到達目標 Target to be Reached
 本講義は、機械工学における熱流体の基本事項である流れ(流体の運動)と熱(流れと熱輸送)に関し、現象の支配原理と方程式、その解法と応用への展開などについて理解することを目標とする。
 
授業内容 Course Content
 流体力学・熱力学・伝熱学は流体機械や熱機器における流体の運動や熱輸送、エネルギー変換の現象基礎に関る学術分野である。流体力学と熱力学は機械工学における4力学に位置づけられているが、両者は極めて近い関係にあり、近年は両者を融合し熱流体工学として論じられることも多い。そこでは流体という運動する連続体としての力学的な取り扱い方、その数学的な表現としての運動方程式、流体の運動と熱伝導が連動した熱輸送の方程式を理解することが重要となるが、一般的に解くことの難しいそれら方程式を境界層という概念を導入することにより近似的に解を導く方法、あるいは現象を支配する無次元量を抽出し関係物理量間の相関式として整理する実用的方法など、工学を学ぶ者にとって非常に重要な手法が含まれている。本講義では、機械技術者が本来身につけておくべきこれらの手法を理解し応用できる素養を養うことを目的にしている。
 
授業計画 Course Planning
 下記のように、流体に関し8週、熱に関し7週の講義を行う。予習として各回の講義項目をキーワードとして予め調べ不明な点などを明確にしておくこと。復習として講義内で与えられた演習問題等を解くこと。
1.流体
(1)流体工学に関する基礎的事項
(2)質量保存則(微分形)
(3)質量保存則(積分形)
(4)流体のエネルギー
(5)運動量保存則
(6)連続体の運動方程式
(7)Navier-Stokes 方程式
(8)境界層と境界層方程式
2.熱
(1)伝熱序論:熱伝導と対流熱伝達
(2)熱伝達の基礎方程式
(3)平板に沿う層流強制対流熱伝達
(4)乱流強制対流熱伝達
(5)その他の強制対流熱伝達と無次元数
(6)自然対流熱伝達
(7)化学反応をともなう熱流体輸送
 
授業運営 Course Management
 流体と熱を前後半に分け、前半の流体関係を中西が、後半の熱関係を伊東が担当する。講義ではいずれも、物理法則などの基礎的事項、その統合としての現象支配方程式、その解法について先ず一般的に解説した後、応用事例を説明する。講義では、必要に応じプリントを配布し、また適時パワーポイントなどの映像媒体などを用いることもある。授業単元が終わると、演習問題やレポートを課し、理解の程度を確認することもある。
 
評価方法 Evaluation Method
 試験及び授業中に出すレポート等を総合的に評価する。
 
オフィスアワー Office Hour (s)
中西:水曜日以外の5限 5-225室
伊東:水曜日以外の5限 8-515室
 


 
 
 
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