流体工学特論

流体の運動、つまり流れは一見複雑で取り扱いにくいように見えるが、流体を連続物質と考えて、数理的に整理して観察すると、以外に美しく規則正しく流れている。ここでは流れを数理的に調べる典型的な一例として、理想流体の流れから扱ってみる。次に理想流体からNavier-Stokesの運動方程式を基軸として非圧縮性粘性流れへと進み、最も簡単な流れにのみ得られる数少ない解析解の紹介を行う。さらに航空学で有名なPrandtlの境界層近似として知られているNavier-Stokesの運動方程式の簡略化について述べ、乱流の問題にも境界層をその代表例として取り上げ、従来報告されている実験式等の紹介を行う。最後に混合長理論、Prandtlの第2仮設を用いて自由乱流について述べる。

1．	理想流体のポテンシャル流（１）（速度ポテンシャル、流関数、複素ポテンシャル）
2．	理想流体のポテンシャル流（２）（円柱まわりの流れ、渦対の流れ、渦列）
3．	Schwarz−Christoffel変換の応用（Schwarz−Christoffel変換、溝内の流れ）
4．	平面壁に直立した平板を過ぎる流れ（１）（写像関数、流線、静止渦）
5．	平面壁に直立した平板を過ぎる流れ（２）（圧力分布、抗力係数、平均抗力)
6．	非圧縮性粘性流（１）（平行平板間の定常流れ、Couette流れ、Hagen-Poiseuille流れ）
7．	非圧縮性粘性流（２）（2重管内の定常流れ、円形でない断面をもつ管内の流れ)
8．	物体まわりの遅い流れ（球のまわりの低速流、Stokesの式、Oseenの解）
9．	平板に沿う層流境界層（１）（Blasiusの厳密解、平板の摩擦抵抗）
10．	平板に沿う層流境界層（２）（運動量方程式、Pohlhausenの近似解)
11．	乱流（１）（Prandtlの混合長理論、混合長、壁法則、粘性底層）
12．	乱流（２）（乱流境界層、平板の摩擦抵抗、遷移を伴う平板の摩擦抵抗)
13．	自由乱流（１）（自由乱流、噴流、後流、自由噴流境界、Prandtlの第2仮設）
14．	自由乱流（２）（2次元乱流噴流のGoertlerの解、自由噴流境界のGoertlerの解）
15．	自由乱流（３）（2次元乱流後流、円形乱流後流、単一物体後方の二次元後流)

開講部	大学院理工学研究科　修士課程
開講学科	機械工学専攻
開講学年	1年次
開講時期	前期
単位数	2
単位区分	特修
系列区分	特論
講義区分	講義

4M605000

科目英語名称

授業内容

授業計画

評価方法と基準

教科書・参考書

環境との関連