どうもSNです。
前回の記事
の続きです。タイトル通りこの記事では四力の中の流体力学についておすすめの専門書や勉強法を書いていきたいと思います。
院試の流体力学はこんな感じ
流体力学はしっかり学ぼうとするとめちゃくちゃ難しい科目で四力の中でも重たい方に入ると思います。計算も複雑になりがちで凝った問題(東大院H26年とか？)もちょくちょく出るからです。しかし、機械系の院試で合格点を取るだけなら運動量法則、ベルヌーイの定理、ナビエ・ストークス方程式あたりをしっかり押さえておけばなんとかなると思ってます。この辺を押さえてても意味不明な問題は周りもできないと思うのでまあほどほどに。難しい問題に気をとられずに、まずは解ける標準問題を増やしましょう。
おすすめの参考書
勉強方法については記事の後半で触れるとしてさっそくおすすめの専門書をいくつか紹介します。(上にあるものほどおすすめです)
機械系大学院への四力問題精選
まずはおなじみの機械系院試のバイブル四力精選です。流体力学の分野の完成度は正直神です。誤植も少ないし問題のチョイスも〇。ぶっちゃけこれで演習するだけで基礎は完成するでしょう。僕は3章、8章、10章をアホみたいに繰り返しやってました。ただ、運動量法則のあたりは本書だけでなく次に紹介するJSMEで練習するとさらにいいと思います。また、本書はあくまで演習書なので公式の理解のための解説書として次のJSMEを持っておくことをおすすめします。
JSMEテキストシリーズ
もはや本サイトではおなじみのJSMEテキストシリーズです。安い、カラー刷りで見やすい、院試に必要な知識がまとまってるという神本です。練習問題と章末の問題に解説があり、公式理解だけでなく演習もできる点も素晴らしいです。特に5章の運動量法則のあたりは検査体積の取り方などがわかりやすく結構参考になるので四力精選と併せてこれで演習することをおすすめします。当然公式の証明や解説もあり、四力精選のお供としても使えるので一冊持っておくといいです。これだけじゃ演習が足りねえなと思う人は同じシリーズから演習書も出てるのでやるといいかもしれません。
院試で重要な運動量の法則の章も問題が27問あって量は十分なのでJSMEをやってみて合うなと思った人はこちらで演習してもいいと思います。
流体力学講和・つまみ食い
これは専門書じゃなくサイトですがお世話になったので載せておきます。
院試範囲が詳しくまとまっている優良サイトです。無料なのでコスパがめちゃくちゃいいですが誤植が多いのでそこは注意してください。東大院でもこのサイトに載ってるものがほぼそのまま出たこともあるのでチェックしておきましょう。
演習で学ぶ「流体の力学」
本のタイトルの通り演習問題がたくさんある問題集です。とにかく問題がたくさん収録されています。全部はとても解ききれないので運動量法則のところとか院試で出た問題の類題を優先的に解いてました。問題だけでなく簡単な単元ごとのまとめもついているのですがそこもたまに読んでました。意外と参考になることが書いてあったりするので一読の価値はあります。
圧縮性流体力学ー内部流れの理論と解析
圧縮性流体の本です。クソ重い単元である圧縮性流体のことがかなりわかりやすく書いてあります。ただそもそもが難しい分野だしほぼ出ないので結局軽く読んだくらいで終わりました。東大院も含めて多くの大学院の機械系では圧縮性流体はあんまり出ないので別にいらないかも。もしかしたら圧縮性流体が出るところを受ける人もこの記事を見ているかもしれないので一応紹介しときます。
参考書に関しての紹介はこんなところです。
勉強法
次に勉強法について書きます。流体力学は計算も割と複雑だったりして正直難しいですが頻出(というか毎年必ず出る)分野があるのでそこをまずは重点的にやって押さえましょう。
押さえておく点
院試の流体力学の頻出分野はぶっちぎりで運動量法則とベルヌーイの定理です。というか必ずこれ使う問題が出るといってもいいです。あまりにも出るのでもし出なかったらキレていいレベルです。なのでここは死んでも押さえましょう。確実に押さえておかないと差をつけられます。
次点でナビエ・ストークス方程式や連続の式などの支配方程式が出ている感じです。
境界層も頻出でしたが近年の問題をH31年までさらっと確認した感じだとH27年以降は出題がないです。しかし、元々頻出分野でしたしそろそろまた出してきそうな感じがあるのでやっておきましょう。
具体的な勉強法
押さえておく点を踏まえたうえで具体的な勉強方法について書きたいと思います。
基本的には四力精選を繰り返しやればいいと思いますが、一部の分野はそれだけでなくJSMEもやることをおすすめします。まず、院試の流体力学の問題パターンは大まかに分類すると
・連続の式、ベルヌーイの定理、運動量法則を駆使して作用する力とか圧力を求める問題
・ナビエ・ストークス方程式から解を求めて流速やせん断応力を求める問題
って感じです。後者のパターンに関してはどの問題でもそれほどやることは変わらないので四力精選の3章の問題やって雰囲気を掴んだあとは過去問演習でいいと思います。ただし、前者は四力精選だけで過去問前の演習を済ますのは個人的におすすめしません。運動量法則の問題で検査体積を上手く設定できるようになるには慣れが必要なのでJSMEの5章の問題もやって演習量を稼ぎましょう。個人的にJSMEは検査体積の取り方が一番わかりやすかったので四力精選やった後にこなすのがおすすめです。そうすることで過去問への接続がスムーズにいくと思います。
境界層関連はこのどちらかの問題の小問としてちょろっと出ることが多いような気がします。大問として出る年もあるのですがその内容は四力精選と上記で紹介した
でカバーできるんでよく見ておけば対策としては大丈夫です。
こんな感じでベルヌーイの定理、運動量法則、連続の式、ナビエ・ストークス方程式、境界層あたりを勉強しておけば合格点は取れるようになると思います。
あとはハーゲン・ポアズイユ流れとかそのへんもやっておけば対策としてはバッチリだと思います。ハーゲン・ポアズイユ流れに関しては当ブログで記事にしてるのでよかったら読んでみてください。
複素ポテンシャルも最近出してきてるので一応注意？
以前は全く出ない分野でしたが複素ポテンシャルもH28年、H30年と近年は出してきているので一応要注意かもしれません。両方とも非常に珍しい小問集合の形で基礎知識が問われている感じだったので、そこまで深い知識は要求されていませんが今後は注意が必要かもしれません。とはいえ基本的には上記の頻出分野から出題されているので気にしすぎなくてもいいとは思いますが、以前のように全く勉強しなくてもいいというわけにはいかなさそうなので一応ここに記載しておきます。
流体力学に関してはこんなところかな。長々とまとまりのない記事になりましたが最後まで読んでくれてありがとうございました。
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