熱流体機械特論｜シラバス情報

科目授業名称（和文）　Name of the subject/class (in Japanese)

熱流体機械特論

科目授業名称（英文）　Name of the subject/class (in English)

Advanced Thermofluid Machinery

授業コード　Class code

994F29A

科目番号　Course number

45ASFDT525

教員名

太原　信之

Instructor

太原（タハラ）信之

Nobuyuki Tahara

開講年度学期

2026年度前期

Year

2026年度

Semester

①First semester

曜日時限

火曜2限

Class hours

火曜日 2限（10:30〜12:00）

Tuesday, 2nd Period（10:30〜12:00）

開講学科・専攻　Department

工学研究科　機械工学専攻

Department of Mechanical Engineering, Graduate School of Engineering

単位数　Course credit

2.00単位

授業の方法　Teaching method

講義

Lecture

外国語のみの科目（使用言語）　Course in only foreign languages (languages)

-

授業の主な実施形態　Main class format

① [対面]対面授業/ [On-site] On-site class

概要　Description

産業革命以降、経済は熱機関を原動力として成長したので、熱力学は熱機関をベースに発達してきた。

その歴史においてエントロピーは熱移動のパラメータとして考案され、工学系学部学生は今でもそのように習う。

一方、現代物理学は物質とエネルギーは等価と考え、宇宙創世以来万物は分散を続け、エントロピーはそのパラメータであることが判明した。

エントロピーの増加した物質やエネルギーは利用できなくなり、実在システムは高エネルギー物質を取り込み、分散の増加した物質および使えないエネルギー(熱)を排棄する。

熱機関は勿論のこと、例えば生物は食餌を得て活動し糞尿や熱を排出する。

こういったシステムの本質を理解していないと現代社会の困難な問題は解決できない。
（熱機関だけのスペシャリストでは役にたたない。）

本講座は熱流体機械として最も高度なジェットエンジンを教材とすることで熱力学および流体力学の高い専門性を得る。
それだけに留まらず、生物や地球温暖化などシステムの本質を物理学の観点で考え、社会の困難な問題解決能力を高める。

After the Industrial Revolution, as the economy has grown by heat engines, thermodynamics has developed based on heat engines.
In that history, entropy was invented as a parameter of heat transfer, and the engineering undergraduate today learns as such.

On the other hand, modern physics considers that material and energy are equivalent.

Since Genesis of the universe all things have continued to disperse, and entropy turned out to be that parameter.

Material and energy with increased entropy cannot be used.

The real systems take in the material of high energy and discard dispersed material and unusable energy (heat).

Heat engines of course, for example, living organisms are active by obtaining food and discard waste and heat.

We cannot solve the difficult problems of modern society without understanding these system essences.

This course will enable students to gain a high level of expertise in thermodynamics and fluid mechanics by using jet engines, the most advanced thermo-fluid machinery, as teaching materials.

Not only that, the course also considers the essence of general systems such as living organisms or global warming from a physical point of view to enhance the ability to solve the difficult problems of the society.

目的　Objectives

ジェットエンジンを扱う本講座は航空工学的な専門性も高いが、単なる航空工学の教養講座ではない。

技術者や研究者にはエネルギーを取り込みエントロピーを排棄して作動する実在システムの本質的な理解が不可欠であり、

それを習得し、国際的に活躍する基本条件を身につけることを目的とする。

This course which deals with jet engines, is highly specialized in aeronautical engineering, but it does not simply provide general knowledge of aeronautics.

Engineers and researchers need to have a fundamental understanding of real systems that operate by absorbing energy and discarding entropy. The objective of the course is that by acquiring this knowledge, they will stand the start of international activity and be successful.

到達目標　Outcomes

社会に出て業務はもとより環境・温暖化など解決の難しい課題に対し創造的に思考し、

自分なりの解をもつ問題解決力を得ることを目標とする。

Outcome of the lecture is

Students will acquire problem-solving skills that allow them to think creatively and come up with their own solutions

for the task of the work in the society or difficult issues such as the environment or global warming,

卒業認定・学位授与の方針との関係（学部科目のみ）

履修上の注意　Course notes prerequisites

授業では講師のする質問について議論してもらう。
活発に討議するため、LETUSの講義資料に基づいた十分な予習が必須である。

In the class hours, the members discuss on the questions posed by the lecturer.
In order to make high level discussion it is necessary to prepare enough based on the lecture materials in LETUS.

アクティブ・ラーニング科目　Teaching type（Active Learning）

ディベート・ディスカッション　Debate/Discussion

-

準備学習・復習　Preparation and review

準備は、上記「履修上の注意」に同じ。
復習としては、講師の質問（討議テーマ）を授業後も考え続け、まとめて期末最終日の課題としてLETUSに提出する。

As for the preparation, same as above 'Course notes prerequisites'.

As for the review, students should continue thinking after the class the questions which lecturer posed and submit your conclusion to LETUS at the final day of the term.

成績評価方法　Performance grading policy

出席状況 20％、議論 40％、最終提出課題 40％

議論するには出席しなければできない。最終課題を作成するには講義を聞くことが必要。
つまり出席が肝要。

Attendance 20％, Discussion 40％, Report at the term end 40%

学修成果の評価　Evaluation of academic achievement

・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

教科書　Textbooks/Readings

教科書の使用有無（有=Y , 無=N）　Textbook used(Y for yes, N for no)

N

書誌情報　Bibliographic information

-

MyKiTSのURL（教科書販売サイト）　URL for MyKiTS(textbook sales site)

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://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/

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

参考書・その他資料　Reference and other materials

興味がわいた方は世界レベルを目指して以下を原文で味わってみて下さい。

For those more interested in the lecture, try and appreciate the following in the original to aim the world level.

- 'Jet propulsion', Nicholas Cumpsty, Cambridge university press（航空工学）
- 'The jet engine', Rolls-Royce plc（豊富なカラーイラスト）
- 'Four laws that drive the universe', Peter Atkins, Oxford University press（平易なエントロピーの啓蒙書）

授業計画　Class plan

1 　ガスタービンの概要；　構造、作動原理、燃焼サイクル、特徴と用途、推力発生の本質、派生形態
2 　熱流力理論再考；　断熱変化、可逆変化、エントロピー、エンタルピー、ボルツマン分布、全温と全圧
3 　熱機関；　　代表的な熱機関、圧縮機およびタービン効率，ガスタービンの出力と効率
4 　航空工学基礎Ⅰ；　高揚力装置、旋回、抗力、航続距離、圧縮性流れ、衝撃波、推力、推進効率
5 　航空工学基礎Ⅱ；　最大離陸重量、定格出力、派生形態、ターボファン
6 　ファンおよび圧縮機；　種類と特徴、エネルギー, 付加の原理、代表的翼型、翼形状、全圧損失
7 　圧縮機の非定常現象Ⅰ；サージと旋回失速、発生メカニズム、旋回失速の進行、原因と対策
8 　圧縮機の非定常現象Ⅱ；多段圧縮機、修正空気流量、失速予兆、アクティブストール制御
9 　タービン；　構造と理論、反動度、冷却技術、内部空気の流れ、防氷系統、エンジン主要構成材料
10　インテーク／排気ﾉｽﾞﾙ；　圧縮性流れ、斜め衝撃波、ターボポンプ、再熱器、排気ﾉｽﾞﾙ制御
11　燃焼器／潤滑システム；　構造と理論、主燃料制御、燃料ポンプ、構成機器、キャビテーション
12　運用；始動とアイドル、フライト・エンベロウプ、運用制限，レイノルズ数効果、ETOPS、GTF
13　環境工学；　地球のエネルギーバランス、雲の放射、森林面積、降雨の二極化、可逆社会
14　航空技術史；ライト兄弟〜フランク・ホイットル〜第1次・2次世界大戦〜戦後の飛躍的発達〜現代
15　復習

1 Introduction to Gas-turbine ； Engine cycle, Derivative
2 Thermo-fluid theory review ； Entropy, Boltzmann distribution
3 Thermal engines ； Brayton cycle, Rankine cycle
4 Aeronautical engineering Ⅰ； Propulsive efficiency, Cruising distance
5 Aeronautical engineering Ⅱ； Maximum takeoff weight, Net thrust
6 Fan and compressor ； Typical blades, Total pressure loss
7 Compressor stall Ⅰ； Rotating stall, Mechanism, Precursor
8 Compressor stall Ⅱ； Multi-stages, Active stall control
9 Turbine ； Reaction/ impulse, Cooling technology, Material
10 Intake/Exhaust nozzle ； Shock wave control, Augmenter
11 Combustor and lubrication system ； Premixed/diffusion flame, Fuel control, pump
12 Operation ； Start, Flight envelope, Geared TF
13 Environmental engineering ； energy balance of earth, cloud radiation, forest area, rainfall bifurcation, reversible society
14 History of Aeronautics； Wright brothers 〜Frank Whittle 〜 WWⅠ, Ⅱ〜 after the war 〜today
15 Review

担当教員の実務経験とそれを活かした教育内容　Work experience of the instructor

株式会社IHI
技術開発センターほか
Research & Development Division etc.,
IHI Corporation,

国立研究開発法人新エネルギー･産業技術総合開発機構（NEDO）新エネルギー部
New Energy Technology Department,
New Energy and Industrial Technology Development Organization (NEDO)

IEAバイオエネルギー部会　日本委員
Bioenergy Technology Collaboration Program,
International Energy Agency

工学博士
PhD.

教育用ソフトウェア　Educational software

-

備考　Remarks

講義中の議論のレベルを維持するため、工学研究科学生のみ
学部生の方は、来年お会いできるのを楽しみにしています。

In order to maintain the discussion level, this lecture is open only for graduate students.
You will be welcome next year if you are undergraduate.

授業でのBYOD PCの利用有無　Whether or not students may use BYOD PCs in class

N

授業での仮想PCの利用有無　Whether or not students may use a virtual PC in class

N

シラバス情報

準備は、上記「履修上の注意」に同じ。復習としては、講師の質問（討議テーマ）を授業後も考え続け、まとめて期末最終日の課題としてLETUSに提出する。

As for the preparation, same as above 'Course notes prerequisites'.

準備は、上記「履修上の注意」に同じ。
復習としては、講師の質問（討議テーマ）を授業後も考え続け、まとめて期末最終日の課題としてLETUSに提出する。