水理学ⅠB

科目基礎情報

学校	豊田工業高等専門学校	開講年度	2017
授業科目	水理学ⅠB
科目番号	43225	科目区分	専門 / 選択
授業形態	講義	単位の種別と単位数	履修単位: 1
開設学科	環境都市工学科	対象学年	3
開設期	後期	週時間数	2
教科書/教材	大学土木「水理学」改訂２版　玉井信行・有田正光　共編，　浅枝 隆　他著（オーム社）／適宜プリントを配布する。
担当教員	山下 清吾

到達目標

(ア)ベルヌーイの定理を用いて、流体の圧力や流速を計算できる。
(イ)運動量方程式や検査面、コントロールボリュームの概念を学習し、理解する。
(ウ)運動量方程式を応用した計算ができる。
(エ)管水路流れにおける摩擦損失を理解し、ダルシー・ワイズバッハの式により摩擦損失水頭の計算ができる。
(オ)摩擦損失を考慮した平均流公式を理解し、管水路における流速や摩擦損失係数を計算できる。
(カ)摩擦以外の損失について理解し、様々な形状における損失水頭を計算できる。
(キ)管水路流れにおけるエネルギー損失について理解し、エネルギー線と動水勾配線の作図ができる。

ルーブリック

	理想的な到達レベルの目安	標準的な到達レベルの目安	実到達レベルの目安
	運動量方程式や検査面、コントロールボリュームを理解し，運動量方程式を応用した計算ができる。	運動量方程式や検査面、コントロールボリュームの概念を学習し、理解する。	運動量方程式，検査面、コントロールボリュームを理解できない。
	管内流での摩擦抵抗および管内での層流と乱流を理解し，管内層流ハーゲンポアゾイユ式を導出できる。	管内流での摩擦抵抗および管内での層流と乱流を理解し，ハーゲンポアゾイユ式を理解する。	管内流での摩擦抵抗および管内での層流と乱流を理解できない。
	管水路で発生する摩擦損失，経常損失を理解し，エネルギー線と導水勾配線を描くことができる。サイフォンやポンプなど水路中の構造物にも対応できる。	管水路で発生する摩擦損失，経常損失を理解し，その計算からエネルギー線と導水勾配線を描くことができる。	管水路で発生する摩擦損失，経常損失が理解できず，損失計算ができない。

教育方法等

概要:

昔から「水を治めるものは国を治める」と言われる程、治水は我々の生活にとって重要なテーマであり、水の流れのメカニズムを理解するためには、水の運動学的、力学的諸原理を理解する必要がある。水理学ではこれらを学ぶが、その対象や内容が多様で広範囲におよぶため、比較的難易度が高く、理解することが難しいという先入観を持たれている。本講義では、一つ一つの学習項目について本質的な理解に努め、分かりやすい水理学を目指している。

授業の進め方・方法:

注意点:

授業には関数電卓を持参すること。本講義は水理学IAの受講を前提とする。

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
後期
	3rdQ
		1週	運動量の保存則：運動量方程式、検査面、コントロールボリューム水	運動量方程式や検査面、コントロールボリュームの概念を学習し、理解する。
		2週	運動量の保存則：運動量方程式、検査面、コントロールボリューム水	運動量方程式や検査面、コントロールボリュームの概念を学習し、理解する。
		3週	運動量の保存則の応用：管水路湾曲部に働く力、壁面に衝突する噴流、跳水現象と段波現象	運動量方程式を応用した計算ができる。
		4週	運動量の保存則の応用：管水路湾曲部に働く力、壁面に衝突する噴流、跳水現象と段波現象	運動量方程式を応用した計算ができる。
		5週	運動量の保存則の応用：管水路湾曲部に働く力、壁面に衝突する噴流、跳水現象と段波現象	運動量方程式を応用した計算ができる。
		6週	流れと抵抗１：境界層、形状抵抗と表面抵抗	流体における境界層を理解する。流体中にある物質形状の違いによる抵抗力の変化を理解する。
		7週	流れと抵抗１：境界層、形状抵抗と表面抵抗	流体における境界層を理解する。流体中にある物質形状の違いによる抵抗力の変化を理解する。
		8週	流れと抵抗２：管内流の摩擦抵抗、ハーゲンポアズイユの法則、レイノルズ数と層流・乱流	管内流での摩擦抵抗および管内での層流と乱流を理解し，ハーゲンポアゾイユ式を理解する。
	4thQ
		9週	流れと抵抗２：管内流の摩擦抵抗、ハーゲンポアズイユの法則、レイノルズ数と層流・乱流	管内流での摩擦抵抗および管内での層流と乱流を理解し，ハーゲンポアゾイユ式を理解する。
		10週	管水路の流れ１：エネルギー線と動水勾配線、摩擦損失係数、平均流速公式：ダルシー・ワイズバッハの式、マニングの式	管水路流れにおけるエネルギー損失を理解する。
		11週	管水路の流れ１：エネルギー線と動水勾配線、摩擦損失係数、平均流速公式：ダルシー・ワイズバッハの式、マニングの式	管水路流れにおいて、ダルシー・ワイズバッハの式により摩擦損失水頭の計算ができる。
		12週	管水路の流れ２：管水路の形状損失：流出入、断面変化、曲り、弁による損失	摩擦以外の損失について理解し、様々な形状における損失水頭を計算できる。
		13週	単線管水路の水理：水頭表の作成、エネルギー線と動水勾配線の作図、サイフォンの原理と計算法、水車、ポンプ	管水路流れにおけるエネルギー損失について理解し、エネルギー線と動水勾配線の作図ができる。
		14週	単線管水路の水理：水頭表の作成、エネルギー線と動水勾配線の作図、サイフォンの原理と計算法、水車、ポンプ	摩擦損失を考慮した平均流公式を理解し、管水路における流速や摩擦損失係数を計算できる。
		15週	単線管水路の水理：水頭表の作成、エネルギー線と動水勾配線の作図、サイフォンの原理と計算法、水車、ポンプ	管水路における全ての損失を計算できる。サイフォンやポンプの原理と計算ができる。
		16週

評価割合

	定期試験	課題	小テスト	合計
総合評価割合	50	20	30	100
専門的能力	50	20	30	100