| 年度 |
2025年度 |
開講部局 |
先進理工系科学研究科博士課程前期先進理工系科学専攻化学工学プログラム |
| 講義コード |
WSF20901 |
科目区分 |
専門的教育科目 |
| 授業科目名 |
複雑流体力学 |
授業科目名
（フリガナ） |
フクザツリュウタイリキガク |
| 英文授業科目名 |
Complex Fluid Dynamics |
| 担当教員名 |
石神 徹 |
担当教員名
(フリガナ) |
イシガミ トオル |
| 開講キャンパス |
東広島 |
開設期 |
1年次生 後期 ３ターム |
| 曜日・時限・講義室 |
(3T) 水1-2,金1-2：工114 |
| 授業の方法 |
講義 |
授業の方法
【詳細情報】 |
対面, オンライン（オンデマンド型） |
| 講義中心、演習中心、板書多用、ディスカッション、学生の発表、野外実習、作業、薬品使用 |
| 単位 |
2.0 |
週時間 |
4 |
使用言語 |
B
:
日本語・英語 |
| 学習の段階 |
6
:
大学院専門的レベル
|
| 学問分野（分野） |
25
:
理工学 |
| 学問分野（分科） |
08
:
化学工学 |
| 対象学生 |
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| 授業のキーワード |
流体力学、シミュレーション、混相流、非ニュートン性流体、粉体工学、レオロジー |
| 教職専門科目 |
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教科専門科目 |
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プログラムの中での
この授業科目の位置づけ
（学部生対象科目のみ） | |
|---|
到達度評価
の評価項目
（学部生対象科目のみ） | |
|---|
| 授業の目標・概要等 |
・単相流における運動量輸送の基礎（Newtonの粘性法則，シェルバランス，管内の速度分布，質量・運動量保存則，流れの状態（層流／乱流），無次元数など）を理解する。
・非ニュートン性流体の特徴や高分子流体の流れについて理解する。
・粉体・微粒子を含む流れの理論や解析方法（ストークスの式，離散要素法など）を理解する。
・自由界面を含む流れの解析方法（Volume-of-fluid法など）を理解する。 |
| 授業計画 |
第1回：Newtonの粘性法則，運動量，粘度の解説と演習（「Transport Phenomena」Part 1 Chapter 1）
第2回：シェルバランスおよび層流における流れの種類とその速度分布の解説と演習（「Transport Phenomena」Part 1 Chapter 2）
第3回：流動に関する基礎方程式（質量・運動量保存則）の解説と演習（「Transport Phenomena」Part 1 Chapter 3）
第4回：流動に関する基礎方程式の数値解法
第5回：物体周りの流れに関する解説と演習（「Transport Phenomena」Part 1 Chapter 4）
第6回：物体周りの流れの数値解法
第7回：乱流に関する解説（層流との比較，レイノルズ応力，速度分布）と演習（「Transport Phenomena」Part 1 Chapter 5）
第8回：摩擦係数，圧力損失の解説と演習（「Transport Phenomena」Part 1 Chapter 6）
第9回：非ニュートン性流体および高分子流体の流れに関する解説と演習（「Transport Phenomena」Part 1 Chapter 8）
第10回：非ニュートン性流体および高分子流体の流れの数値解法
第11回：単一粒子の運動の解説と演習（「Transport Phenomena」Part 1 Chapter 6）
第12回：単一粒子の運動の数値解法
第13回：粉体運動の数値解法（離散要素法）
第14回：粉体・微粒子を含む流れの数値解法（DEM-CFD法，直接数値計算法など）
第15回：自由界面を伴う流れの数値解法（VOF法，Level Set法，Phase Field Modelなど） |
| 教科書・参考書等 |
R. Byron Bird, Warren E. Stewart, Edwin N. Lightfoot 著 「Transport Phenomena」：2nd Edition, Wiley |
授業で使用する
メディア・機器等 |
テキスト, Microsoft Teams, Microsoft Stream |
| 【詳細情報】 |
毎回資料（PPT）を配布する。 |
授業で取り入れる
学習手法 |
小テスト／ クイズ形式 |
予習・復習への
アドバイス |
前半回は、学部授業の復習および演習中心です。学部で習った内容を復習ください。
後半回は、復習および各自PCを用いて、復習ください。 |
履修上の注意
受講条件等 |
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| 成績評価の基準等 |
演習問題，レポート，試験に対する100点満点の総合評価により，60点以上を合格点とする。 |
| 実務経験 |
有り
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実務経験の概要と
それに基づく授業内容 |
機械系メーカーで勤務経験を有する教員が，実際の装置設計に必要な複雑系の流体力学について講義を行う。 |
| メッセージ |
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| その他 |
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すべての授業科目において，授業改善アンケートを実施していますので，回答に協力してください。
回答に対しては教員からコメントを入力しており，今後の改善につなげていきます。 |