開講教室 [Room]: 633
開講時間 [Schedule]: 火曜日 5限(13:00-15:00)
教科書 [Text]: なし
参考書: (1)東昭著,流体力学,朝倉書店
(2)飯野明監修,よくわかる航空力学の基本,秀和システム
(3)牧野光雄著,航空力学の基礎,産業図書
(4)CAD/CAE研究会 ANSYS工学解析入門,理工学社
(5)日本数値流体力学会,有限要素法による流れのシミュレーション
(6)機械工学便覧,生体工学
採点基準: manabaレポート2回
連絡事項: 微分積分,線形代数学,機械力学,生体工学,数値解析学を学んでおくこと.

主な内容:

  • 泳ぐロボットや飛ぶロボットのボディ形状や運動を設計するために,流体力学はとても重要である.歩くロボットは,地面の反力によって体を支えているが,泳ぐロボットは周りの液体からの反力,また,飛ぶロボットは周りの気体からの反力によって体を支え,姿勢を維持している.車のタイヤが回転し,地面に接地することによって運動することから,地上の力学は摩擦が主であるが,魚が尾びれを振って,また,鳥が羽ばたいて運動することから,水中,空中の力学は圧力や粘性が主である.学部にける流体力学では,航空機の力学を通して,その揚力,抗力,安定性など飛行特性について学んできた.ここでは,翼の周りの流体のみを扱う基礎的な流体力学だけでなく,流体中の物体を,物体自体の運動を取り扱う機械力学,物体の変形を取り扱う材料力学,物体の周りの流れ場を扱う流体力学のマルチフィジクス(Multiphysics)として捕らえ,複数の支配方程式を含む連成問題を学ぶ.具体的に,ヘリコプタのブレード,はばたき翼,魚のひれの連成問題を題材に,柔らかい体を有する生体規範型のロボットを設計するためのCAE解析の基礎を学ぶ.
    本授業は,CADで設計し,CAE解析を行う.CADソフトを用意すること.説明は,Autodesk Inventor2019で行う.また,CAEソフトとしてopenfoamを,可視化ソフトとしてparaviewを利用する.下記事前資料に従い,こちらもインストールしておくこと.
    注: なお,CAEソフトとして,7号館演習室のAnsysを利用してもよい.

お知らせ 2023

  • .授業の前半は座学,後半は各自のパソコンを使って演習を行います.inventor, openfoam, paraviewがインストールされたPCを持参すること.
  • .下記事前資料に従い,授業の開始前までに,inventor, openfoam, paraviewがインストールされたPCを用意しておくこと.
  • .本ページの内容は,manabaにもほぼ同じものが掲載されています.CITポータルは使いません.

事前資料

 

ANSYS Fluent [ANSYS Fluent]

マニュアル 14.5

マニュアル 17.2

揚力の計算方法

OpenFOAM

インストール方法&可視化ソフト(2021年version)

トビウオのジャンプ(気液2層流)

動画

蝶の滑空

動画

CAD (Autodesk Inventor)

高度なペラの作図法

補足スライド [Supplemental materials]

流体基礎 

 Fundamental Fluid Dynamics
連続の式の展開 

how to obtain the equation of continuity
オイラーの運動方程式の展開

How to obtain Euler’s equation of motion
粘性によるせん断応力の展開

How to deploy the shear stress for Navier-Stokes equation