Introduction to Hydraulics

Course title

H0201700

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Course description

[講義概要]
河川や湖沼，沿岸域など水圏の環境整備や管理において基礎となる流体力学・水理学に関する初歩的な内容を学ぶ．また，講義内容に関する演習をおこない，流れの数理的記述方法に慣れるとともに，水圏環境管理における流体力学・水理学の工学的有用性を理解する．

[キーワード]
完全流体，エネルギー保存則，運動量保存則，質量保存則，粘性流体，開水路，等流

Purpose of class

・水の流れを数理的に記述するための考え方と方法を習得する．
・完全流体力学の考え方と基本法則を理解し，それらの流れの解析への適用方法を身につける．
・粘性流体力学の考え方を理解し，開水路における等流の解析方法を身につける．

Goals and objectives

水圏の環境管理において流れの力学のもつ工学的役割が説明できる．
水など流体の力学的状態を数式を使って表現できる．
完全流体の力学におけるエネルギー・運動量・質量の保存則を説明でき，それらを使って流れを解析できる．
粘性流体の力学における摩擦抵抗の考え方が説明でき，それを使って開水路の等流を解析できる．

Language

Japanese

Class schedule

	Class schedule	HW assignments (Including preparation and review of the class.)	Amount of Time Required
1.	イントロダクション (講義ガイダンス) 　シラバス・講義内容・評価方法・オフィスアワーの説明　流れの力学を学ぶことの意義流体の数理的記述 (流れの見方と流線，連続の式) 　Euler的な見方とLagrange的な見方　流線と流関数　連続の式：質量保存則	講義シラバスを事前に通読（講義ガイダンス）	10minutes
1.		教科書の該当部分を事前に通読（流体の数理的記述）	120minutes
2.	流体の数理的記述の演習　流れの見方と流線，連続の式	予め配布する演習問題を講義時間のおわりまでに解答し，提出できるように準備	180minutes
3.	完全流体の力学その１(静止流体) 　静水圧　浮力　相対的静止	教科書の該当部分を事前に通読	120minutes
4.	完全流体の力学その１の演習　静止流体	予め配布する演習問題を講義時間のおわりまでに解答し，提出できるように準備	180minutes
5.	完全流体の力学その２(Bernoulliの定理) 　Bernoulliの定理：エネルギー保存則　定理の応用	教科書の該当部分を事前に通読	120minutes
6.	完全流体の力学その２の演習　Bernoulliの定理	予め配布する演習問題を講義時間のおわりまでに解答し，提出できるように準備	180minutes
7.	中間試験とその解説	前半の講義内容の復習と理解の向上	420minutes
8.	完全流体の力学その３(運動量保存則) 　運動量保存則　定理の応用	教科書の該当部分を事前に通読	120minutes
9.	完全流体の力学その３の演習　運動量保存則	予め配布する演習問題を講義時間のおわりまでに解答し，提出できるように準備	180minutes
10.	粘性流体と完全流体 (粘性応力の概念) 　層流と乱流　レイノルズ数	教科書の該当部分を事前に通読	120minutes
11.	粘性流体と完全流体の演習　粘性応力の概念	予め配布する演習問題を講義時間のおわりまでに解答し，提出できるように準備	180minutes
12.	開水路の定常流その１ (等流における平均流速公式) 　流れの分類　マニングの平均流速公式，シェジーの平均流速公式　摩擦損失係数　等流水深と限界水深・限界勾配　水理学的有利断面	教科書の該当部分を事前に通読	120minutes
13.	開水路の定常流その１の演習　等流における平均流速公式	予め配布する演習問題を講義時間のおわりまでに解答し，提出できるように準備	180minutes
14.	期末試験とその解説	講義内容全般の復習と理解の向上	420minutes
Total.	-	-	2650minutes

Relationship between 'Goals and Objectives' and 'Course Outcomes'

	演習	中間試験	期末試験	Total.
1.	0%	5%	5%	10%
2.	10%	10%	10%	30%
3.	10%	15%	5%	30%
4.	10%	5%	15%	30%
Total.	30%	35%	35%	-

Evaluation method and criteria

成績は，講義の達成目標の理解度に対して，演習(30%)，中間試験(35%)，期末試験(35%)の結果を総合的に評価し，その評価が60%以上となったものを合格とする．ただし，演習を含む講義全体の出席率が80%未満の場合は評価の対象外とする．評価の基準は，講義の演習問題とその類似問題が確実に解けるようになれば60%のレベルに該当するものとする．

Textbooks and reference materials

教科書：土木の基礎固め　水理学，二瓶泰雄・宮本仁志・横山勝英・仲吉信人，講談社，232p., 2017.
参考書：水理学 — 水工学序論 —，水工学研究会編，技報堂出版，259p, 1995.
参考書：明解　水理学，日野幹雄，丸善，345p，1983．
参考書：水理学，禰津家久・冨永晃宏，朝倉書店，319p，2000．

Prerequisites

「微分積分および演習１」を履修しておくのが望ましい．関数電卓やPC(Excelなど)を用いて計算が出来るようになっているのが望ましい．

Office hours and How to contact professors for questions

講義曜日の昼休みの時間に大宮校舎の専門講師室にて．ただし，他に予定が入っている場合があるので，事前に宮本までe-mailにて予約を入れることが望ましい．
講義フォルダーに内容の追加説明や関連資料などをアップロードする．
この講義は流体力学・水理学の導入講義であり，数式が多く決して簡単とはいえない．ただ，基本法則は，エネルギー・運動量・質量の３つの保存則のみであり，見た目以上に考え方はシンプルである．
現在，地球温暖化やゲリラ豪雨などで河川をはじめとした水圏の適切な環境管理が重要性を増している．この講義は，その水圏環の境管理の基礎になる力学的な考え方や手法の初歩を学ぶ．ぜひとも頑張って修得してほしい．

Regionally-oriented

Non-regionally-oriented course

Development of social and professional independence

Course that cultivates an ability for utilizing knowledge

Active-learning course

About half of the classes are interactive

Course by professor with work experience

Work experience	Work experience and relevance to the course content if applicatable
N/A	N/A

Education related SDGs:the Sustainable Development Goals

10.REDUCED INEQUALITIES
11.SUSTAINABLE CITIES AND COMMUNITIES
13.CLIMATE ACTION
14.LIFE BELOW WATER

Last modified : Sat Mar 21 12:23:28 JST 2020