2019年 理工学部 シラバス - 土木工学科
設置情報
| 科目名 | 応用水理学演習 | ||
|---|---|---|---|
| 設置学科 | 土木工学科 | 学年 | 3年 |
| 担当者 | 高橋 正行 | 履修期 | 後期 |
| 単位 | 1 | 曜日時限 | 月曜3 |
| 校舎 | 駿河台 | 時間割CD | A13O |
| クラス | |||
| ポリシー | ディプロマ・ポリシー【DP】 カリキュラム・ポリシー【CP】 | ||
| 履修系統図 | 履修系統図の確認 | ||
概要
| 学修到達目標 | 水理学Ⅰ・Ⅱで学んだ流れの基本式（連続の式、ベルヌーイの定理、運動量方程式）を流れの基礎方程式（二・三次元）から誘導し、演習によって理解を深める。同時に解析学の基礎[式（式の展開、因数分解）、関数（二次関数、高次関数、三角関数、対数関数）、極限、微分、積分、平面上の曲線と複素平面]を学び、これがどのように水理学の学理に用いられるのかを理解する。これによって、流体の現象の物理的意味の理解を深められるようになる。 |
|---|---|
| 授業形態及び 授業方法 |
水理現象とその現象の物理的意味を説明する。同時に解析学の基礎を学び、これがどのように水理学の学理に用いられるのかを演習を通じて理解する。主要な内容が理解しやすいように演習ならびに解説を実施する。演習時間内に課題レポートを作成する。また、関連する課題について、後日、レポートとして提出してもらう。 |
| 履修条件 | 応用水理学と応用水理学演習の両方を受講･受験によって履修条件が満たされる科目である。 |
授業計画
| 第1回 | 流れの運動の取り扱い 流体要素の変形と回転の演習を行う。また、渦なし流れおよび流線の式について学ぶ。水理現象の物理的意味と平面上の曲線等の数学的手法を学ぶことで理解される。 【事前学習】教科書206ページから207ページを予習すること。（15分） 【事後学習】該当項目の問題を解き、解答を確認すること。（45分） |
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| 第2回 | 非圧縮性流体の連続の式 Eulerの連続の式を導く。また、2、3次元的な取扱いと1次元的な取扱いとの対応を考える。水理現象の物理的意味と微分法および積分法等の数学的手法を学ぶことで理解される。 【事前学習】教科書207ページから211ページを予習すること。（15分） 【事後学習】該当項目の問題を解き、解答を確認すること。（45分） |
| 第3回 | 非圧縮性・非粘性流体の運動方程式 Eulerの運動方程式を導き、その適用例を示し、演習を行う｡水理現象の物理的意味と微分法等の数学的手法を学ぶことで理解される。 【事前学習】教科書210ページから213ページを予習すること。（15分） 【事後学習】該当項目の問題を解き、解答を確認すること。（45分） |
| 第4回 | 流線に沿ったBernoulliの定理 流線に沿ったBernoulliの定理を導き、その適用例を示す。水理現象の物理的意味と平面上の曲線、積分法等の数学的手法を学ぶことで理解される。 【事前学習】教科書215ページから217ページを予習すること。（15分） 【事後学習】該当項目の問題を解き、解答を確認すること。（45分） |
| 第5回 | 非回転運動（渦なし流れ）におけるBernoulliの定理 非回転運動（渦なし流れ）におけるBernoulliの定理を導き、その適用例を示す。水理現象の物理的意味と微分法および積分法等の数学的手法を学ぶことで理解される。 【事前学習】教科書214ページから215ページを予習すること。（15分） 【事後学習】該当項目の問題を解き、解答を確認すること。（45分） |
| 第6回 | 非圧縮・非粘性流体で定流の運動量方程式 非圧縮・非粘性流体で定流の運動量方程式を導く。また、運動量方程式についての適用例を示し、演習を行う。水理現象の物理的意味と積分法等の数学的手法を学ぶことで理解される。 【事前学習】教科書213ページから214ページを予習すること。（15分） 【事後学習】該当項目の問題を解き、解答を確認すること。（45分） |
| 第7回 | 二次元ポテンシャル流れ 二次元ポテンシャル流れへの速度ポテンシャルの適用の演習を行う。水理現象の物理的意味と複素平面、微分法、対数関数等の数学的手法を学ぶことで理解される。 【事前学習】教科書214ページから215ページを予習すること。（15分） 【事後学習】該当項目の問題を解き、解答を確認すること。（45分） |
| 第8回 | 非圧縮・粘性流体の運動方程式 Navier-Stokesの式について学ぶ。水理現象の物理的意味と微分の考え、微分法等の数学的手法を学ぶことで理解される。 【事前学習】教科書219ページから222ページを予習すること。（15分） 【事後学習】該当項目の問題を解き、解答を確認すること。（45分） |
| 第9回 | 開水路等流で層流の流速分布と断面平均流速 Navier-Stokesの式から開水路等流で層流の流速分布と断面平均流速を導く演習を行う。水理現象の物理的意味と二次関数、三角関数、積分の考え、積分法等の数学的手法を学ぶことで理解される。 【事後学習】該当項目の問題を解き、解答を確認すること。（60分） |
| 第10回 | 開水路等流で層流の摩擦抵抗係数 Navier-Stokesの式から開水路等流で層流の摩擦抵抗係数を導く演習を行う。水理現象の物理的意味と微分の考え、積分の考え、積分法等の数学的手法を学ぶことで理解される。 【事後学習】該当項目の問題を解き、解答を確認すること。（60分） |
| 第11回 | 乱流の取り扱い方 乱流の取り扱い方（時間平均の取扱い）について学ぶ。水理現象の物理的意味と積分の考え方、積分法等の数学的手法を学ぶことで理解される。 【事前学習】教科書217ページから219ページを予習すること。（15分） 【事後学習】該当項目の問題を解き、解答を確認すること。（45分） |
| 第12回 | 非圧縮性・粘性流体で乱流の運動方程式 Reynolds方程式の誘導とReynolds応力について学ぶ。水理現象の物理的意味と式の展開、微分の考え、微分法等の数学的手法を学ぶことで理解される。 【事前学習】教科書222ページから223ページを予習すること。（15分） 【事後学習】該当項目の問題を解き、解答を確認すること。（45分） |
| 第13回 | 開水路等流で乱流の流速分布 Reynolds方程式から開水路等流で乱流の流速分布を導く演習を行う。水理現象の物理的意味と対数関数、積分法等の数学的手法を学ぶことで理解される。 【事後学習】該当項目の問題を解き、解答を確認すること。（60分） |
| 第14回 | 開水路等流で乱流の断面平均流速と摩擦抵抗係数 開水路等流で乱流の流速分布から断面平均流速を求め、摩擦抵抗係数を導く演習を行う。水理現象の物理的意味と極限、積分法等の数学的手法を学ぶことで理解される。 【事後学習】該当項目の問題を解き、解答を確認すること。（60分） |
| 第15回 | まとめ 【事前学習】前回までの内容を復習し、理解できていない箇所をまとめて質問できるようにしておくこと。（30分） 【事後学習】これまでの復習と該当項目の演習問題を解き、解答を確認すること。（30分） |
その他
| 教科書 |
大津岩夫・安田陽一 共編 『水理学-Application for Theory-』 理工図書 2007年 第1版
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| 参考書 | |
| 成績評価の方法 及び基準 |
試験による。 |
| 質問への対応 | オフィスアワーに研究室（S1012号室）で対応する。質問が在る場合、事前にメールで連絡し、質問時間帯の予約をすること。事前連絡が無い場合、研究室を不在にしていることもあります。 |
| 研究室又は 連絡先 |
駿河台校舎タワー・スコラS1012号室(高橋研究室) 連絡先(電子メール)：<takahashi.masayuki@nihon-u.ac.jp> |
| オフィスアワー |
木曜 駿河台 12:10 ～ 13:00
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| 学生への メッセージ |
土木工学の基礎として重要な科目であり、流れに関する分野（河川・海岸・防災・上下水・環境工学）を取り組む場合に必要な学科目である。また、公務員採用試験等の資格試験にも出題される内容を含みます。 |