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授業の目標
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近年の科学技術の進歩に伴い、流体力学は様々な学問分野との融合が進み、非常に広範囲にわたって学際的に発展している。そのため、流体力学Ⅰに引き続き、機械工学分野の技術者として必要とされる基礎的な数学事項から多面的に展開されている流体力学としての基本的な考え方および様々な関連学問分野にわたる基礎知識の習得を目標とする。
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到達目標
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1. 連続体力学の考え方を理解する。
2. 流線や渦線の基本的な性質を理解し、簡単な計算ができる。
3. ナヴィエ・ストークス方程式の各項の意味を理解する。
4. ストークス流れを理解し、簡単な計算ができる。
5. 生物運動と流体の関係を理解し、流れの簡単な計算ができる。
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身につく能力
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＜全学ディプロマ・ポリシー＞
○【知識・理解・技術】
１．各専門分野の知識・技術を習得し、活用する力を身につけている
【教養・基礎的能力】
２．幅広い教養と、外国語能力、情報活用能力、コミュニケーション能力などの基礎的能力を身につけている
【態度・志向性】
３．多様な価値観を有する人々と倫理観・責任感をもって協働することができる
【態度・志向性】
４．時代の変化に主体的に対応するため継続的に学び、自律的に行動することができる
【問題発見・解決能力】
５．専門の知識・技術及び基礎的能力を統合し活用して、問題を発見し解決する能力を身につけている
【ｸﾞﾛｰｶﾙ・創造的思考力】
６．地域的・国際的視点をあわせもち、また、新たな価値を想像する力を身につけている
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授業の概要
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流体力学および弾性体力学の総称である連続体力学の考え方を学び，変形や流れがどのように定式化されているかを明確にする。完全流体から粘性流体へ主に運動方程式の記述に主眼を置き，理論背景を概説する。講義の後半では魚の運動とその周りの流体流れや乱流を取り上げ，数値流体力学の簡単な説明を行う。
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授業の計画
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第1週 さまざまな流体
第2週 連続体の考え方，連続の式
第3週 弾性体の応力・ひずみ・変形
第4週 流れと流線，渦度と渦線
第5週 完全流体とポテンシャル流れ
第6週 流体に働く力
第7週 オイラー方程式
第8週 ナヴィエ・ストークス方程式
第9週 粘性流とレイノルズ数
第10週 ストークス近似とオセーン近似
第11週 魚の運動と渦
第12週 推進の力学と細長物体理論
第13週 乱流とカオス
第14週 数値流体力学
第15週 演習問題の復習
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授業時間外学修の指示
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・準備学習として、流体力学Ⅰ、応用数学等の物理や数学の科目を復習しておく。
・自主学習として、講義で出された問題や資料、および関連書籍を学習する。
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成績評価の方法
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講義での演習問題と課題レポート（40%）、期末定期試験（60%）により総合的に評価する。
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テキスト・参考書等
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流体力学の比較的広い分野にわたるためテキストは特に指定しない。
参考書：佐藤恵一・木村繁男・上野久儀・増山豊著 「流れ学」 朝倉書店
巽友正著 「岩波基礎物理シリーズ2 連続体の力学」 岩波書店
その他、講義中に適宜紹介する。
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履修上の留意点
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流体力学Ⅰ習得を想定しており、応用数学Ⅰ、Ⅱの履修が望ましい。また、講義日数の3分の1以上は出席し、真摯に受講すること。
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資料
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備考
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