流体機械

Fluid Machinery

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山本　誠

Makoto Yamamoto

2024年度後期

2024 2nd Semester

木曜2限

Thursday 2nd Period

工学部　機械工学科

Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering

2.0単位

講義

Lecture

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① [対面]対面授業/ [On-site] On-site class

流体エネルギーと機械的動力とを相互変換する各種形式の流体機械について解説する。特に、一般的な基本作動原理、設計方法をはじめ、ポンプ、風車、圧縮機、ガスタービンなど各種流体機械の性能、特徴、応用例などについて、主に熱流体力学的立場から基本的事項を説明する。
Fluid machinery perform energy exchange between fluid and mechanical components. In this lecture, various fluid machinery are introduced. The fundamental working principles, design method, fluid dynamic performance, characteristics, and applications are explained in detail, based on fluid dynamics and thermodynamics.

「流体機械」とは何か、を具体例を通して理解する。また、熱力学、流体力学などで学んできた基礎的な知識が、実際の流体機械の設計においてどのように活用されるのかを学ぶ。
Students understand what fluid machinery is, and how to apply the fundamental knowledge studied in fluid dynamics and thermodynamics to the design and application of fluid machinery..

・代表的な流体機械の種類や構造、専門用語などについて説明できる。
・流体機械の基本的な理論（エネルギ交換、オイラーヘッド、相似則など）を用いて流体機械の基本設計ができる。
・流体機械で問題となる特異事象（キャビテーション、サージング、旋回失速、水撃など）を工学的な解決方法とともに説明できる。
・使用条件に応じて、適切な流体機械を選択できる。
Students will be able to do followings.
・Explain the classification, structure and technical terms on fluid machinery.
・Design fluid machinery, using the fundamental principles such as energy exchange,
Euler's head, similarity law and so on.
・Technically solve the abnormal phenomena such as cavitation, surging, rotational stall,
water hummer and so on.
・Properly select fluid machinery, taking account the working conditions.

リンク先の [評価項目と科目の対応一覧]から確認できます（学部対象）。
履修登録の際に参照ください。
​You can check this from “Correspondence table between grading items and subjects” by following the link(for departments).
https://www.tus.ac.jp/fd/ict_tusrubric/​​​

本講義を理解するためには、熱力学および流体力学の基礎知識が必要です。
To understand this lecture, students must have the fundamental knowledge about fluid
dynamics and thermodynamics.

小テストの実施　Quiz type test／ディベート・ディスカッション　Debate/Discussion／グループワーク　Group work

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講義後の復習および次回講義の予習を教科書に基づいて行うこと。
Reading the textbook, students must do the preparation and review studies before and after each lesson.

講義時の演習（30％）および期末の到達度確認テスト（70%）の成績で評価する。
Evaluate the practices in lessons (30%) and the end-of-term test (70%).

・S：到達目標を十分に達成し、極めて優秀な成果を収めている
・A：到達目標を十分に達成している
・B：到達目標を達成している
・C：到達目標を最低限達成している
・D：到達目標を達成していない
・-：学修成果の評価を判断する要件を欠格している

・S： Achieved outcomes, excellent result
・A： Achieved outcomes, good result
・B： Achieved outcomes
・C： Minimally achieved outcomes
・D： Did not achieve outcomes
・-：Failed to meet even the minimal requirements for evaluation

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教科書および一部の参考書は、MyKiTS (教科書販売サイト) から検索・購入可能です。
​https://mirai.kinokuniya.co.jp/tokyorika/​​​

It is possible to search for and purchase textbooks and certain reference materials at MyKiTS (online textbook store).
​​https://mirai.kinokuniya.co.jp/tokyorika/

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1. 流体機械の分類　
　　　流体機械の分類について解説する。流体機械が分類できるようになる。
1. Classification of fluid machinery
　　　The classification of fluid machinery is explained.
　　　Students will be able to classify fluid machinery.

2. 流体機械のエネルギー変換
　　　流体機械におけるエネルギー変換過程について解説する。
　　　流体機械におけるエネルギー変換について説明できるようになる。
2. Energy conversion in fluid machinery
　　　The energy conversion process is explained.
　　　Students will be able to explain energy conversion in fluid machinery.

3. 遠心式ターボ機械の作動原理
　　　遠心式ターボ機械の作動原理、特にオイラーの式と反動度について解説する。
　　　作動原理に基づいて、遠心式ターボ機械の基本設計ができるようになる。
3. Working principle of centrifugal-type turbomachine
　　　The working principle, especially the Euler equation, and degree of reaction, is explained.
　　　Students will be able to design a centrifugal-type turbomachine, based on the principle.

4. 軸流式ターボ機械の作動原理
　　　軸流式ターボ機械の作動原理、特に翼列の性能について解説する。
　　　作動原理に基づいて、軸流式ターボ機械の基本設計ができるようになる。
4. Working principle of axial-type turbomachine
　　　The working principle, especially the performance of blade raw, is explained.
　　　Students will be able to design an axial-type turbomachine.

5. 相似則と性能曲線
　　　流体機械の相似則と性能曲線について解説する。
　　　流体機械の相似性と性能曲線について説明できるようになる。　　　　　　
5. Similarity law and performance curve
　　　The similarity law of fluid machinery and performance curve are explained.
　　　Students will be able to explain the similarity law of fluid machinery and performance curves.

6. 流体機械の特異現象
　　　流体機械に発生する特異現象として、キャビテーション、サージング、旋回失速について解説する。
　　　特異現象について説明でき、対策が提案できるようになる。
6. Abnormal phenomena in fluid machinery
　　　Abnormal phenomena such as cavitation, surging, and rotational stall are explained.
　　　Students will be able to explain such abnormal phenomena and propose countermeasures.

7. ポンプ
　　　ポンプの分類、構造、性能、運転方法について解説する。
　　　ポンプの分類、構造、性能、運転方法について説明できるようになる。
7. Pump
　　　Classification, structure, performance, and operation of pumps are explained.
　　　Students will be able to explain the classification, structure, performance, and operation of pumps.

8. 水車
　　　水車の分類、構造、性能、運転方法について解説する。
　　　水車の分類、構造、性能、運転方法について説明できるようになる。
8. Hydraulic turbine
　　　Classification, structure, performance, and operation of hydraulic turbines are explained.
　　　Students will be able to explain the classification, structure, performance, and operation of hydraulic turbines.

9. 流体継手およびトルクコンバーター
　　　流体継手とトルクコンバーターの構造、運転方法について解説する。
　　　流体継手とトルクコンバーターの構造、運転方法について説明できるようになる。
9. Fluid coupling and hydraulic torque converter
　　　The structure and operation of the fluid coupling and hydraulic torque converter are explained.
　　　Students will be able to explain the structure and operation of fluid coupling and hydraulic torque converter.

10. 送風機および圧縮機
　　　送風機および圧縮機の分類、性能、構造について解説する。
　　　送風機および圧縮機の分類、性能、構造について説明できるようになる。
10. Fan and compressor
　　　Classification, performance, and structure of fan and compressors are explained.
　　　Students will be able to explain the classification, performance, and structure of fans and compressors.

11. 風車
　　　風車の分類、性能、運転方法について解説する。
　　　風車の分類、性能、運転方法について説明できるようになる。
11. Wind turbine
　　　Classification, performance, and operation of wind turbines are explained.
　　　Students will be able to explain the classification, performance, and operation of wind turbines.
　　
12. 蒸気タービン
　　　蒸気タービン・プラント、蒸気タービンの分類、構造について解説する。
　　　蒸気タービン・プラント、蒸気タービンの分類、構造について説明できるようになる。
12. Steam turbine
　　　Steam turbine plant, classification, and structure of steam turbines are explained.
　　　Students will be able to explain the steam turbine plant, its classification, and the structure of steam turbines.　　

13. ガスタービン
　　　ガスタービンの分類、構造について解説する。
　　　ガスタービンの分類、構造について説明できるようになる。
13. Gas turbine
　　　The classification and structure of gas turbines are explained.
           Students will be able to explain the classification and structure of gas turbines.

14. ターボチャージャ
　　　ターボチャージャの分類、構造、性能について解説する。
　　　ターボチャージャの分類、構造、性能について説明できるようになる。
14. Turbocharger
　　　Classification, structure, and performance of turbochargers are explained.
           Students will be able to explain the classification, structure, and performance of turbochargers.

15. 到達度評価および総まとめ
　　　本講義の総まとめを行い、達成度評価試験を実施する。
15. Summary and end-of-term test
          Summarize this lecture and conduct the end-of-term test. 　　

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