2016年度 流体力学(地惑)   Fluid Mechanics (EPS course)

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開講元
地球惑星科学系
担当教員名
中本 泰史  岡元 太郎 
授業形態
講義
曜日・時限(講義室)
火3-4(S321)  金3-4(S321)  
クラス
-
科目コード
EPS.B330
単位数
2
開講年度
2016年度
開講クォーター
1Q
シラバス更新日
2016年1月11日
講義資料更新日
2016年4月3日
使用言語
日本語
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講義の概要とねらい

地球惑星科学的現象においては,いたるところで流体運動が関与している。したがって,地球惑星科学が対象とする多様な現象の理解のためには,流体力学の素養は必須である。本講義では,流体力学の基礎からはじめ,地球惑星科学的現象で現れるいくつかの典型的な流体運動を紹介する。

到達目標

本講義を履修することによって、下記のことを習得する。
(1) 連続体力学としての流体力学の基礎を理解する。
(2) 非粘性・非圧縮性流体の流れの基礎を理解する。
(3) 粘性流体の流れの基礎を理解する。
(4) 流体力学的安定性の基礎を理解する。
【テーマ】 本講義では,初学者を対象とし,題材としては非粘性・非圧縮性流体を中心にして粘性流体まで話を進める。もって,地球惑星科学の勉強・研究に直接役立つ流体力学の修得を目指す。

キーワード

非粘性・非圧縮流体, 粘性流体, 地球流体力学

学生が身につける力

国際的教養力 コミュニケーション力 専門力 課題設定力 実践力または解決力

授業の進め方

主として講義形式で授業を進める。講義に関連した課題演習についての議論や解説も行う。地球惑星科学に関連した例題を多く紹介する予定である。

授業計画・課題

  授業計画 課題
第1回 流体とは何か 連続体としての流体の概念を理解する。
第2回 流体の運動学 流体運動の記述法を理解する
第3回 流体力学の基礎方程式1:連続の式 連続の式を理解する
第4回 流体力学の基礎方程式2:応力テンソル 応力テンソルと構成関係を理解する
第5回 流体力学の基礎方程式3:運動方程式 流体の運動方程式を理解する
第6回 流体力学の基礎方程式4:エネルギー式 エネルギー式を理解する
第7回 理想流体1:渦の定理 理想流体における渦の定理を理解する
第8回 理想流体2:ベルヌーイの定理 理想流体におけるベルヌーイの定理を理解する
第9回 理想流体3:ポテンシャル流 ポテンシャルによる流れの記述を理解する
第10回 粘性流体1:定常流 定常流における粘性の効果を理解する
第11回 粘性流体2:流れの相似則 流れに見られる相似則を理解する
第12回 粘性流体3:乱流 乱流の特性を理解する
第13回 回転流体 回転系での流体運動を理解する
第14回 流体力学的安定性1:安定性の概念 安定性の概念をどのように数学的に表現するかを理解する
第15回 流体力学的安定性2:熱対流 熱対流が開始する条件を理解する

教科書

特になし

参考書、講義資料等

・「連続体の力学」,巽友正,岩波書店
・「流体力学」,巽友正,培風館
・「地球流体力学入門」,木村竜治,東京堂出版
・「Fluid Mechanics」,Landau & Lifshitz,Butterworth-Heinemann

成績評価の基準及び方法

レポート課題と,期末試験の成績に基づいて評価する。

関連する科目

  • EPS.B203 : 力学(地惑)
  • EPS.B212 : 電磁気学(地惑)
  • EPS.B201 : 物理数学A(地惑)
  • EPS.B210 : 物理数学B(地惑)
  • EPS.B202 : 熱力学(地惑)

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

力学(地惑)、電磁気学(地惑)、物理数学A(地惑)、物理数学B(地惑)、熱力学(地惑)を履修していることが望ましい。

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