2025年度後期流体力学

曜日・時限 火曜日1時限 期別 後期 週時間数 2
ナンバリング FL231105
開講学科等 医療福祉工学部-医療福祉工学科
医療健康科学部-医療科学科
教員名 藤川 智彦
藤川 智彦
職務履歴

https://research.osakac.ac.jp/index.php?%e8%97%a4%e5%b7%9d%e3%80%80%e6%99%ba%e5%bd%a6

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目的

臨床工学技士として必要な医用機械工学の中で,血流などの流体(液体)の非圧縮生流体の特性を理解することは非常に重要である.特に,機械工学の中の流体力学はその分野に直結する知識となる.ここでは,理想流体と粘性流体の基本法則を理解し,流体の力学特性について理解することを目的とする.特に,臨床工学技士として,必要な知識であるベルヌーイの定理,連続の式,レイノルズ数,ハーゲン・ポアゼイユの法則を理解する.また,圧縮性流体の熱による基本特性も理解することも目的とする.

授業計画

授業回 形式 学修内容 学修課題
1 A ガイダンスと流体力学における要点説明 事前学修 シラバスを確認し,授業の目的を理解する.さらに,材料力学の剪断応力と垂直応力について復習すること(2時間)
事後学修 講義の方法や評価方法を確認し,剪断応力と垂直応力における材料変形について確認をすること(2時間)
2 AC 力学基礎1:仕事と仕事率
事前学修 仕事と仕事率について物理学の基礎内容を復習すること(2時間)
事後学修 演習問題の仕事と仕事率を解くこと(2時間)
3 AC 力学基礎2:エネルギと運動量 事前学修 エネルギと運動量について物理学の基礎内容を復習すること(2時間)
事後学修 演習問題のエネルギと運動量を解くこと(2時間)
4 C 力学基礎のまとめと演習 事前学修 演習問題の仕事と仕事率およびエネルギと運動量の不明瞭な箇所を確認し,質問内容としてまとめること(3時間)
事後学修 演習問題の仕事と仕事率およびエネルギと運動量を再度確認すること(3時間)
5 AC 流体の基礎:圧力(絶対圧とゲージ圧)とパスカルの原理の解説と例題 事前学修 圧力とパスカルの原理(教科書p.69-76)を予習しておくこと(2時間)
事後学修 圧力とパスカルの原理の内容をノートに整理し,演習課題をおこなうこと(2時間)
6 AC 理想流体:連続の式とベルヌーイの定理の解説と演習 事前学修 連続の式とベルヌーイの定理(教科書p.77-80)を予習しておくこと(2時間)
事後学修 連続の式とベルヌーイの定理の内容をノートに整理し,演習課題をおこなうこと(2時間)
7 AC 粘性流体1:ニュートン流体の流れの解説 事前学修 ニュートン流体(教科書p.81-85)を予習しておくこと(2時間)
事後学修 ニュートン流体の特性の内容をノートに整理し,演習課題をおこなうこと(2時間)
8 AC 粘性流体2:円管流れにおけるハーゲン・ポアゼイユの法則の解説と例題 事前学修 ハーゲン・ポアゼイユの法則(教科書p.86-90)を予習しておくこと(2時間)
事後学修 ハーゲン・ポアゼイユの法則の内容をノートに整理し,演習課題をおこなうこと(2時間)
9 AC 粘性流体3:層流と乱流の解説と例題 事前学修 層流と乱流(教科書p.91-92)を予習しておくこと(2時間)
事後学修 層流と乱流についてノートに整理し,演習課題をおこなうこと(2時間)
10 AC 粘性流体4:レイノルズ数の利用法および粘度計測と表面張力 事前学修 レイノルズ数(教科書p.92-94)および流体機械と液体の特性(教科書p.95-106)について予習しておくこと(2時間)
事後学修 レイノルズ数の利用方法および粘度計測および表面張力などの液体の特性についてノートに整理し,演習課題をおこなうこと(2時間)
11 C 非圧縮性流体のまとめと演習 事前学修 非圧縮性流体における力学特性の不明瞭な箇所を確認し,質問内容としてまとめること(3時間)
事後学修 非圧縮性流体における演習問題を再度確認すること(3時間)
12 AC 圧縮性流体:気体における熱量と圧力の説明 事前学修 熱のエネルギーと気体における圧力を予習しておくこと(3時間)
事後学修 熱量とエネルギーと気体における圧力についてノートに整理し,演習課題をおこなうこと(3時間)
13 C 圧縮性流体のまとめと演習 事前学修 演習問題の熱の不明瞭な箇所を確認し,質問内容としてまとめること(3時間)
事後学修 演習問題の熱を再度確認すること(3時間)

授業形式記号

  • A:一斉授業(通常の講義)
  • B:問題発見・解決学習、プロジェクト学習
  • C:体験、実験、実習、演習など
  • D:調査 分析、解析など
  • E:ものづくり、作品制作
  • F:グループワーク(ディスカッション・ディベートを含む)
  • G:プレゼンテーション
  • H:地域・企業 連携型学習
  • I:その他

到達目標

・圧力とパスカルの原理が理解できる
・理想流体に基づく定理(ベルヌーイの定理,連続の式)が理解できる
・粘性流体(ニュートン流体)に基づく定理(レイノルズ数,ハーゲン・ポアゼイユの法則)が理解できる
・圧縮性流体の基本特性が理解できる

科目に関連するディプロマポリシー項目
〇2024年度以降入学生
下記、記載のカリキュラムマップを参照。
https://www.osakac.ac.jp/about/policy/faculty/
※各学科/専攻名称のカリキュラムポリシー下段の
 「カリキュラムマップ」よりご確認ください。

評価方法と評価観点

評価方法 配点合計知識・理解力応用力コミュニケーション力態度・志向性創造力 合計
定期試験またはレポート試験 25% 80% 20% 100%
小テスト、小論文 25% 80% 20% 100%
グループワーク 0%
プレゼンテーション 0%
レポート、宿題 50% 60% 40% 100%
授業での姿勢(ノート、質疑など) 0%
作品、パフォーマンス(実技、実演) 0%
その他1(具体的に: 0%
その他2(具体的に: 0%
100% 70% 30% 0% 0% 0% 100%

教科書・参考書

教科書:臨床工学講座医用機械工学(著:嶋津秀昭,監修:日本臨床工学技士教育施設協議会,発行所:医歯薬出版株式会社)
参考書:マンガでわかる流体力学(著:武居昌宏,発行所:オーム社)
参考書:医療科学科 流体力学 テキスト(moodle内資料)

オフィスアワー

木曜日18:30-20:00(於8104).なお,会議や出張などで不在の場合がある.また,事前にメールで日時を調整することも可能である.

その他

授業前にmoodleの授業内容を確認すること.
流体力学では2年前期の材料力学の剪断応力の部分の理解が必要であるため,各自で復習しておくこと.
学生の理解度を確認しながら進めるため,シラバス通りに進まない可能性があることに留意すること.
提出された演習と試験は採点後,返却するので,各自で受け取ること.

実務経験のある教員による授業科目