[Class Outline]
Based on the basic knowledge of fluid mechanics and hydraulics learned in "Introduction to Hydraulics," students will learn the applied understanding of viscous fluids' dynamics to describe the mechanical behaviour of real flows mathematically. Students will learn how to use the theory of fluid mechanics and hydraulics to practical environmental design problems in the aquatic environment through applications to steady-state flow in open channel flows and pipe flows. This lecture will be online.
[Keywords]
viscous fluid, pipe, head loss, open channel, specific energy, specific force, control section, hydraulic jump, water level change, similarity law
Based on the basic knowledge of fluid mechanics and hydraulics learned in "Introduction to Hydraulics," students will learn the applied understanding of viscous fluids' dynamics to describe the mechanical behaviour of real flows mathematically. Students will learn how to use the theory of fluid mechanics and hydraulics to practical environmental design problems in the aquatic environment through applications to steady-state flow in open channel flows and pipe flows. This lecture will be online.
[Keywords]
viscous fluid, pipe, head loss, open channel, specific energy, specific force, control section, hydraulic jump, water level change, similarity law
・エネルギー保存則の考え方を理解し，開水路における急変流を解析する方法を修得する．
・運動量保存則の考え方を理解し，渦などによるエネルギー損失がある場合の急変流の解析手法を修得する．
・摩擦損失を考慮したエネルギー式を導き，それより開水路の漸変流における水面変化の分析手法を修得する．
・管路流れの損失水頭の考え方を理解し，管路システムを流れる流量を推定する方法を修得する．
・運動量保存則の考え方を理解し，渦などによるエネルギー損失がある場合の急変流の解析手法を修得する．
・摩擦損失を考慮したエネルギー式を導き，それより開水路の漸変流における水面変化の分析手法を修得する．
・管路流れの損失水頭の考え方を理解し，管路システムを流れる流量を推定する方法を修得する．
- 粘性流体の力学に関する基礎理論を理解し，それを河川や沿岸域，上水道や下水道の流れの解析に適用できる．
- 比エネルギーを用いて，堰を越える流れなど開水路における急変流の流れを分析できる．
- 比力をもちいて，跳水など激しい渦運動をともなう開水路流れの変化を分析できる，
- 摩擦損失を考慮したエネルギー式をもちいて，堰上げや水位低下など開水路の漸変流における水面変化の状態を分析できる．
- 管路流れの摩擦損失と形状損失をモデル化し，分岐や合流などを含む管路システムを設計できる．
| 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 水理学１を学ぶことの意義 開水路の定常流 その２ (急変流におけるエネルギー則) 流れの分類(定常・非定常，等流・不等流など) 比エネルギーと限界水深・交代水深(エネルギー保存則の適用) |
講義シラバスを事前に通読（講義ガイダンス） | 10minutes |
| 教科書の該当部分を事前に通読（急変流におけるエネルギー則） | 120minutes | ||
| 2. | 開水路の定常流 その２の演習 急変流におけるエネルギー則 |
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 |
| 3. | 開水路の定常流 その３ (常流と射流) 常流と射流 支配断面 水路幅変化 |
教科書の該当部分を事前に通読 | 120minutes |
| 4. | 開水路の定常流 その３の演習 常流と射流 |
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. | 開水路の定常流 その４ (急変流における運動量則) 比力(運動量保存則の適用) 跳水と共役水深 開水路の衝撃波 |
教科書の該当部分を事前に通読 | 120minutes |
| 6. | 開水路の定常流 その４の演習 急変流における運動量則 |
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 |
| 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. | 開水路の定常流 その５ (漸変流の水面形) 基礎方程式の誘導 種々の水面基本形とその出現例 水路幅変化・横流入流れ |
教科書の該当部分を事前に通読 | 120minutes |
| 9. | 開水路の定常流 その５の演習 漸変流の水面形 |
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. | 管路の定常流 その１ (摩擦損失と形状損失) 基礎方程式の誘導 摩擦損失 形状損失 |
教科書の該当部分を事前に通読 | 120minutes |
| 11. | 管路の定常流 その１の演習 摩擦損失と形状損失 |
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. | 管路の定常流 その２ (応用例) 単一管路の解析 サイフォン 分岐・合流管 発電所，ポンプ，管路網など |
教科書の該当部分を事前に通読 | 120minutes |
| 13. | 管路の定常流 その２の演習 応用例 |
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 |
| 演習 | 中間試験 | 期末試験 | Total. | |
|---|---|---|---|---|
| 1. | 6% | 5% | 5% | 16% |
| 2. | 6% | 15% | 5% | 26% |
| 3. | 6% | 15% | 5% | 26% |
| 4. | 6% | 0% | 10% | 16% |
| 5. | 6% | 0% | 10% | 16% |
| Total. | 30% | 35% | 35% | - |
成績は、講義の達成目標への理解度に対して、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。
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．
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．
- 講義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事項の資料などをアップロードする．
- この講義は水理学の基礎を学ぶ講義である．「流れの力学」と同様に数式が多くとっつき難いが，基本法則はエネルギー・運動量・質量の保存則の３つである．水圏環境の設計や管理を考える上で基礎的な考え方や方法となるので，ぜひとも頑張って修得してほしい．
- Course that cultivates an ability for utilizing knowledge
- Course that cultivates a basic self-management skills
| Work experience | Work experience and relevance to the course content if applicable |
|---|---|
| N/A | N/A |
- 6.CLEAN WATER AND SANITATION
- 11.SUSTAINABLE CITIES AND COMMUNITIES
- 15.LIFE ON LAND
Last modified : Sun Mar 21 16:15:58 JST 2021