流体力学の基礎知識と流体の扱い方

水や空気で代表される流体は工業的にも利用されているばかりか、われわれの生活と密接に関連している。本講習では、そのような流体について基本的な概念・知識を学ぶとともに、例題・演習問題を通じて基礎事項の理解を深め、具体的な問題に対する対処法を習得すること目的としている。予備知識としては、高校程度の数学及び力学を前提としているが、煩雑な数式は必要最小限にとどめ、本質的な理解を優先している。

1. 流体の性質
   1. 流体とは?
   2. 流体力学とは?
      • 静止流体の力学、運動する流体の力学
   3. SI単位系 (確認事項)
   4. 流体の状態量と物性値
      • 圧力
      • 温度
      • 体積
      • 密度
      • 比重
      • 比体積
   5. 理想 (完全) 気体の状態方程式
   6. 流体特有の性質
      • 粘性
      • 圧縮性
2. 静止流体の力学
   1. 圧力の性質
   2. 圧力の単位
   3. 圧力と力
   4. 圧力と高度 (深さ) の関係
   5. 絶対圧とゲージ圧
   6. 圧力の測定
   7. 面に働く気体の圧力による力
   8. 平板に働く水圧力
   9. 浮力
   10. 例題
   11. 演習問題
   12. 次元流れの力学
   13. 流れの記述法
   14. 定常流れの概念
   15. 流線・流跡・流脈、流管
   16. 体積流量、質量流量
   17. 定常流れにおける連続の式
   18. ベルヌーイの式
   19. ベルヌーイの式の使い方
   20. ピトー管と流速測定の原理
   21. 例題
       • ベンチュリ管
       • ピトー管
   22. 演習問題
3. 運動量の法則とその応用
   1. 流体における運動量の法則
   2. 流れが管に及ぼす力
   3. 噴流が物体に及ぼす力
      1. 物体が固定してある場合
      2. 物体が噴流を受けて運動する場合
   4. 噴流による推進 (ジェット推進)
   5. 演習問題
4. 管内流れの基本
   1. 層流と乱流 – レイノルズ数の概念
   2. 摩擦損失
   3. 損失を考慮したベルヌーイの式
   4. 管摩擦損失係数 (ブラジウスの式など)
   5. ムーディ線図
   6. 断面形が円形ではない場合
   7. 管路系における各種損失
   8. 例題
   9. 演習問題
5. 流れに置かれた物体に働く流体力
   1. 抗力 (抵抗) と揚力
   2. 種々の物体の抗力係数
   3. 翼に働く揚力と抗力
   4. 例題
   5. 演習問題
• 質疑応答