流体力学Ⅰ / Fluid Mechanics I

単位数: 2. 担当教員: 石川 拓司. 開講年度: 2024. 科目ナンバリング: TMA-MEE207J.

主要授業科目/Essential Subjects

○

授業の目的・概要及び達成方法等

Google Classroomのクラスコードは工学部Webページにて確認すること。
学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)

１．目的
エンジニア・研究者の基礎知識として必要な流体運動の基礎知識，および流体力学を総合的かつ普遍的に把握する方法や考え方を学ぶ。
２．概要
流体の物理的性質，静水力学，圧力と速度の関係，流れが物体に及ぼす力，流体力学の数理的手法の基礎，管路内や物体周りなどの実際の流れ現象，流れの工学的応用等，流体力学全般の基礎知識を学ぶ。
３．達成目標等
この授業では，主に以下のような能力を修得することを目標とする。
・流体運動の基本的性質を理解し，流れの物理現象を説明することができる。
・流体運動の解析方法や計測の基礎を理解する。
・流れが工学的にどのように応用されているかを理解する。

授業の目的・概要及び達成方法等(Ｅ）

The class code for Google Classroom can be found on the Web site of
the School of Engineering:
https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html (JP Only)

1. Class goals and outline
To learn fundamentals of fluid motion and phenomena and to understand how to calculate pressures and velocities in both static and flowing fluids, forces on submerged objects and dimensionless number for design of experiments.

2. Course outcomes
Learning fundamentals of fluid such as physical characteristics of fluids, fluid statics, pressure and velocity of fluids, continuity equation, equation of motion, viscous flow in pipes, forces on submerged objects and fluid applications for engineering.

3. Learning attainment objectives
After this course, students will demonstrate the following outcomes:
- An understanding of fluid mechanics fundamentals and an ability to explain fluid phenomena using Bernoulli equation, Momentum theorem, Euler’s equation and dimensional analysis.
- An ability to calculate velocity profile and forces on objects submerged in flows and an understanding of engineering applications of fluid.

他の授業科目との関連及び履修上の注意

流体力学では数学的素養が必要であり，解析学，線形代数学，数学物理学演習等を履修していることが望ましい。

他の授業科目との関連及び履修上の注意(Ｅ）

As mathematical knowledge is required for Fluid Mechanics, it is desirable that you have taken Analysis, Linear Algebra and Exercises in Mathematics and Physics.

授業計画

並列開講クラスの各クラスコードは
　大林　茂　efek4i4
　永井　大樹　ztvtp4v
　石川　拓司　zzydnwc
　宇野　正起　ohniuri
である。

１．流体の性質
２．静水力学
３．流動現象の基礎
４．ベルヌーイの式（１）
５．ベルヌーイの式（２）
６．運動量の法則（１）
７．運動量の法則（２）
８．演習
９．次元解析と相似則
10．管路内の流れ（１）
11．管路内の流れ（２）
12．物体周りの流れ（１）
13．物体周りの流れ（２）
14．流れの工学的応用
15．まとめ

授業計画(Ｅ）

1. Introduction
2. Static fluid mechanics
3. Basics of fluid motion
4. Bernoulli equation (1)
5. Bernoulli equation (2)
6. Momentum theorem (1)
7. Momentum theorem (2)
8. Midterm review
9. Dimensional analysis and law of similitude
10. Pipe flow (1)
11. Pipe flow (2)
12. Drag force on body (1)
13. Drag force on body (2)
14. Engineering applications of flow
15. Summary review

授業時間外学習

予習：シラバスの項目について参考書の対応箇所を読み，理解できる部分と理解できない部分を明確にしておく．
復習：参考書を読み直したり，講義ノートを整理したりすることで，講義の内容をよく理解する．演習問題がある場合はそれに取り組む．

授業時間外学習（Ｅ）

Preparation: Students should read a related part of the textbook before the lecture and clarify the points which you do not understand well.
Review: You should read the textbook again and the reorganize your lecture notes to fully understand what you have learned. Do exercise when it is assigned.

成績評価方法及び基準

定期試験，演習やレポート，および出席状況を総合して評価する。再試験を行う。

成績評価方法及び基準(Ｅ）

Evaluation will be based on attendance, quizzes, assignments, midterm exam and final exam.

教科書および参考書

• 流体力学Ⅰ講義ノート, 資料種別:教科書
• 流れ学, 西山 哲男, 日刊工業新聞 資料種別:参考書
• 流れ学, 谷 一郎, 岩波書店 資料種別:参考書
• 水力学, 島 章，小林 陵二, 丸善 資料種別:参考書

オフィスアワー

随時．但し事前にアポイントメントをとること．授業に関連する内容とすること．

オフィスアワー（Ｅ）

Any time, but it is necessary to get an appointment before you visit. Questions should be related to the class.

備考

教科書として使用する「流体力学Ⅰ講義ノート」は学内限定販売です。
工学部生協で購入してください。