機械工学分野における基礎科目の一つの流体工学。
この学問を演習問題を多く解きながら理解していくということがこの本のねらいです。
例題がのべ200問以上あり、繰り返し問題を解くことができるようになっています。また、内容では初めに数学分野を学習してから本題に移行するようになっており、ベルヌーイの定理やハーゲン・ポアゼイユの式など数学が必要な分野もとまどわずに入っていくことができるようになっています。
はじめに
A 基礎となる数学
A.1指数と対数
A.1.1 指数
A.1.2 対数
A.1.3 指数関数
A.1.4 対数関数
A.1.5 常用対数と自然対数
演習問題1 〜指数・対数〜
A.2 三角関数
A.2.1 弧度法
A.2.2 三角比と三角関数
A.2.3 正弦、余弦の意味
A.2.4 単位円を用いた三角関数の定義
A.2.5 三角関数の相互関係
A.2.6 三角関数のグラフ
A.2.7 正弦定理
A.2.8 余弦定理
A.2.9 加法定理
A.2.10 2倍角の公式、半角の公式
A.2.11 三角関数の和、差と積の変換
A.3 微積分
A.3.1 関数
A.3.2 微分の考え方
A.3.3 微分のまとめ(定義)
A.3.4 微分を理解させる問題
A.3.5 微分法の公式 その1
A.3.6 微分法の公式 その2
A.3.7 三角関数の微分
A.3.8 指数関数、対数関数の微分
演習問題2 〜導関数・微分法〜
A.3.9 積分法
A.3.10 定積分
演習問題3 〜微分・積分〜
B 単位と次元
B.1 単位と次元の説明
B.2 国際単位系SI
B.2.1 単位系の変遷
B.2.2 工臭い単位系SIの構成製図
B.2.3 SI基本単位とその定義
B.2.4 固有名の組立単位一覧
B.2.5 接頭語
B.2.6 力学量の組立単位
1 流体工学の基礎
1.1 流体工学の体系
1.2 流体の定義
1.3 流体の圧力、密度、比容積
1.4 流体の圧縮性
1.5 流体の粘性
演習問題
2 静止流体の力学
2.1 圧力の性質
2.2 絶対圧力、ゲージ圧力、真空度
2.3 水中の圧力
2.4 いろいろな圧力単位
2.4.1 水柱(液柱の高さによる表示)
2.4.2 気圧による表示
2.4.3 工学気圧による表示
2.5 マノメータの原理
2.6 示差マノメータ
2.7 パスカルの原理
2.8 アルキメデスの原理
2.8.1 アルキメデスの原理の説明(思考実験)
2.8.2 浮遊体のつり合いと安定
2.8.3 メタセンタ
2.9 気体の状態式
2.9.1 温度と熱量の区分
2.9.2 気体の密度
2.10 液体の表面張力、毛管現象
2.10.1 表面張力
2.10.2 毛管現象
2.11 液体容器の側壁にはたらく力
2.11.1 平板にはたらく力
2.11.2 重心の定義
演習問題
3 運動している流体の力学
3.1 主流と境界層
3.2 流れの可視化
3.3 流線と流管
3.4 連続の式(質量流量保存の式)
3.5 ベルヌーイの定理
3.6 ベルヌーイの定理の変形
3.7 ベルヌーイの定理の応用
3.7.1 トリチェリーの定義
3.7.2 ピトーによる川の流れの測定
3.7.3 標準ピトー管
演習問題
4 運動量の法則
4.1 運動量および角運動量の法則
4.2 水槽にはたらく力
4.3 噴流の衝突力(固定平板に作用する力)
4.4 噴流の衝突力(固定曲面板に作用する力)
4.5 平板がuの速度で動いている場合の衝突力
演習問題
5 管内の流れ
5.1 レイノルズの実験
5.2 ハーゲン・ポアゼイユの式
5.3 管内流れの圧力損失
演習問題
6 管路における諸損失
6.1 損失係数の定義
6.2 断面積の急拡大(sudden expansion)による損失
6.3 断面積の急縮小(sudden contraction)による損失
6.4 ベンド(bend)の損失
6.5 エルボ(elbow)の損失
6.6 入口(entrance あるいはinlet)の損失
6.7 助走区間(entrance region)の損失
6.8 出口(exit)の損失
演習問題
7 流れの中の物体にはたらく力
7.1 境界層(boundary layer)
7.2 境界層のはく離
7.3 流れの中の物体にはたらく力
7.4 終速度
7.5 平板の摩擦抵抗
7.5.1 層流境界層の場合
7.5.2 乱流境界層の場合
7.5.3 遷移域の場合
演習問題
8 次元解析と流れの相似則
8.1 次元解析(dimensional analysis)
8.2 流れの相似則
8.2.1 レイノルズの相似則(Reynolds number similitude)
8.2.2 フルードの相似則(Froude number similitude)
演習問題
演習問題解答
■基礎となる数学
演習問題 〜指数・対数〜
演習問題 〜導関数・微分法〜
演習問題 〜微分・積分〜
参考文献
付録 〜物性値〜
索引