連続体力学｜シラバス情報

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

連続体力学

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

Continuum mechanics

授業コード　Class code

9912479

科目番号　Course number

12PHMEC301

教員名

藤田　昌大

Instructor

Masahiro Fujita

開講年度学期

2026年度後期

Year

2026年度

Semester

②Second semester

曜日時限

火曜5限

Class hours

Tuesday 5th Period

開講学科・専攻　Department

理学部第一部　物理学科

Department of Physics, Faculty of Science Division Ⅰ

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)

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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

連続体力学の重要な分野である流体力学は様々な科学技術分野で重要な役割を果たしている．航空機の開発，天気予報などに代表される人工物の設計や自然現象の予測には流体力学の知見が欠かせない．様々な流れ現象は方程式で表現（モデリング）されることによって数学の対象となる．そして解析的に解けない方程式はコンピュータを用いて解かれる．この授業を通して，流れの物理の面白さと美しさを知るとともに，数学と情報技術が流れ現象の解明のためにどのように役立つかを知ることができる．この授業では流体力学の基礎，身近な流れの支配方程式，一般的な流れの支配方程式であるNavier-Stokes方程式，そしてこれらの支配方程式をコンピュータで解くための数値計算法の基礎を学ぶ．

目的　Objectives

物質を巨視的に捉える連続体力学のうち，気体と液体をあつかう流体力学の支配方程式の構築を通して，力学における支配方程式の作り方を理解する．さらに解析的に解けない流体力学の支配方程式をコンピュータで解く離散化手法を学ぶことによって，偏微分方程式の数値計算の基本原理を知る．
物理学科ディプロマポリシー項目２に定める「物理学の十分な基礎学力と高度な専門知識」を身につけるための科目である．また，物理学科カリキュラムポリシー項目７「自然の各階層に対応した多様な専門科目（選択）」，物理学科ルーブリックの評価項目「専門学力（現代物理学）」と評価項目「問題発見，解決能力」に該当する科目である．

到達目標　Outcomes

1）　流体の性質に関する基本的用語の意味を説明できるようになる
2）　非圧縮性流体の運動方程式であるNavier-Stokes方程式の作り方を説明できるようになる
3）　Navier-Stokes方程式の数値計算手法の基礎を説明できるようになる

卒業認定・学位授与の方針との関係（学部科目のみ）

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/

履修上の注意　Course notes prerequisites

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

課題に対する作文　Essay

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準備学習・復習　Preparation and review

各回の講義内容を2時間程度復習するとともに，中間レポートと期末レポート作成のための調査・分析・開発等（合計30時間程度）を行うこと．

成績評価方法　Performance grading policy

全授業回数の2/3（15回中10回）以上出席した履修者に対して，中間レポート（50％），期末レポート（50%）で成績を評価する．出席回数が不足した履修者の評価は「‐」となる．

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

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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

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授業計画　Class plan

1. 連続体力学における流体力学

＜目標＞連続体力学において剛体や弾性体とは異なる流体の特徴を理解すること

2. 雨滴の落下運動の支配方程式

＜目標＞雨滴の落下運動を表す微分方程式の構築方法を理解すること

3. 雨滴の落下運動方程式の解析解の性質

＜目標＞雨滴の落下運動方程式の解析解の性質を理解すること

4. 流れのレイノルズ数

＜目標＞流れの粘性効果の指標となるレイノルズ数について理解すること

5. 円柱や球まわりの流れ

＜目標＞レイノルズ数による円柱や球まわりの流れの変化について理解すること

6. 円管内平均流の支配方程式

＜目標＞円管内平均流を表す微分方程式の構築方法を理解すること

7. 円管内平均流方程式の解析解とその応用（中間レポート課題発表）

＜目標＞円管内平均流方程式の解析解とその応用を理解すること

8. 円管断面の流速分布

＜目標＞円管断面の流速分布を表す微分方程式の構築方法と解析解の性質を理解すること

9. 流れの質量保存式と運動方程式

＜目標＞流れの質量保存式と運動方程式の構築方法を理解すること

10. 非圧縮性Navier-Stokes方程式の構築と無次元化

＜目標＞非圧縮性Navier-Stokes方程式の構築方法と無次元化の意味を理解すること

11.非圧縮性Navier-Stokes方程式の二次元近似と軸対称近似

＜目標＞非圧縮性Navier-Stokes方程式の二次元近似と軸対称近似の方法を理解すること

12. 円管内軸対称層流

＜目標＞円管内軸対称層流を表す微分方程式の構築方法と解析解の性質を理解すること

13. 流れの数値計算法

＜目標＞流れの数値計算における有限差分法の概念を理解すること

14. 流れ関数ｰ渦度法による軸対称流れの数値計算（期末レポート課題発表）

＜目標＞流れ関数ｰ渦度法による軸対称流れの数値計算方法を理解すること

15. 埋め込み境界法による流体ｰ剛体運動連成法とその応用

＜目標＞埋め込み境界法による流体ｰ剛体運動連成法とその応用を理解すること

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

民間シンクタンクでの勤務と大学での産学連携活動の経験を活かして，流体力学の産業応用や数値シミュレーションに関する内容を講義に含める．

教育用ソフトウェア　Educational software

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備考　Remarks

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

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

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