Fundament of Fluid Dynamics

Course title

N0640303

Course description

気体と液体とを総称して流体と呼ばれる。私たちが生活している身の回りにおいては、これら流体の様々な流れが存在している。機械システムにおいても流体を取り扱うものは非常に多く、流れ挙動を把握する事は重要である。本講義は、流れの題材を出来るだけ身近のものから捉え流れの諸現象の物理的面を理解する事に重点を置き解説する、その後で演習によりさらに理解を深める。講義は流体の挙動に対して興味が抱けるように進めていく。授業の後半は、生体内流れに関して取り上げ、対流・拡散・浸透現象や、生体内の循環動態を学ぶ。

Purpose of class

産業界での流体工学、あるいは、生体中の血液循環についての考え方も、基本的には流体力学（流れ学）的に解釈できる。そこで、本「流れ学」授業においては、将来の液体を取り扱う時の基本的な概念として、静水圧の基本的な知識から単純なせん断流れ、レイノルズ数などの流体力学の基本となる知識を学生に習得してもらう。これにより、流体が関係する研究活動を行う人にとって役立つ知識を学生に提供する。加えて、生体内の流れ環境の基礎として、対流・拡散・浸透現象について理解を深める。

Goals and objectives

流体の特徴と粘性を理解している
静止流体中の圧力、浮力が計算できる
連続の式とベルヌイの式、加えて摩擦損失を理解している
層流と乱流、レイノルズ数を理解している
生体内の流体、その流動現象としての拡散・浸透・対流を理解している

Relationship between 'Goals and Objectives' and 'Course Outcomes'

	連続体・粘性を理解している	連続の式、せん断応力の式を理解している	エネルギの式、摩擦損失を理解している	身体の中の流体構成が言える	心臓血管系の血液流動を説明できる	Total.
1.	4%	4%	4%	4%	4%	20%
2.	4%	4%	4%	4%	4%	20%
3.	4%	4%	4%	4%	4%	20%
4.	4%	4%	4%	4%	4%	20%
5.	4%	4%	4%	4%	4%	20%
Total.	20%	20%	20%	20%	20%	-

Language

Japanese

Class schedule

	Class schedule	HW assignments (Including preparation and review of the class.)	Amount of Time Required
1.	本講義で学ぶ内容の基礎から応用までの総紹介（一般的な流体力学で学べる範囲、および生体内の流体挙動について）、流体の特徴　連続体　国際（SI）単位	国際単位について予習して下さい。クヌーセン数について。	60minutes
2.	連続体の考え方、ニュートン流体、粘性について、クエット流れ（単純せん断流れ）について	ニュートン流体について予習	60minutes
3.	身体の中の流体、生体内の液体構成について	医学生理学の基礎として体の中の流体を調べてみましょう。またそれらがどのように存在するか、移動するか考えましょう。	60minutes
4.	拡散、浸透、対流、浸透圧と細胞形状について	拡散、浸透、対流、浸透圧と細胞形状について学びます。それぞれのキーワードを調べ、且つその原理を理解できるよう調べてみましょう。	60minutes
5.	静止流体中の圧力、浮力について	圧力の発生する原理を理解しましょう。	60minutes
5.	静止流体中の圧力、浮力について	浮力は圧力の産物です。その原理を言えますか。調べてみましょう。
6.	重力場での静止流体、圧力についての計算問題	圧力の演習問題に取り組みます。式の予習をしましょう。なぜその式になるか理解する事が大切です。	60minutes
7.	せん断応力演習、連続の式、管内流れ、基本的な流体の式（層流で）	流体内で発生するせん断応力の式を調べましょう。	60minutes
		連続の式の意味を理解しましょう。	60minutes
		管内流れの式を調べましょう。	60minutes
8.	流れにおけるエネルギ、エネルギ損失	ベルヌイの式を理解しましょう。	60minutes
9.	心臓血管系の流れ学	心臓の働きを調べましょう。そこに隠れている力学的な法則を理解しましょう。	60minutes
10.	血液の非ニュートン流体特性・毛細血管での水分移動を学ぶ	血液は非ニュートン流体です。調べてみましょう。	60minutes
10.	血液の非ニュートン流体特性・毛細血管での水分移動を学ぶ	微小循環における流れを調べてみましょう。そこに隠れている法則性も理解できると素晴らしいです。	60minutes
11.	層流と乱流、流れの相似、流れの可視化技術	レイノルズ数について調べてみましょう。層流と乱流、流れの相似則、いろんな技術に繋がっています。	60minutes
12.	流れ学演習問題	今まで学んだ流体力学についての演習問題を解いてみましょう	60minutes
13.	バイオ流れ学演習問題	心臓の解剖学、心臓のポンプ能力の仕組み、電気信号について調べよ	60minutes
13.	バイオ流れ学演習問題	浸透圧の計算ができるようになりましょう。	60minutes
14.	本講義内容についての総合演習	これまでの講義内容を復習せよ	60minutes
Total.	-	-	1080minutes