シラバス情報

注）公開用シラバス情報となります。在学生の方は、「UNIVERSAL PASSPORT」で詳細をご確認下さい。

科目名	流体力学（Fluid Dynamics）
担当教員名	池畑　義人
配当学年	カリキュラムにより異なります。	開講期	後期
必修・選択区分	建築コース　選択住居・インテリアコース　選択土木コース　必修	単位数	2
履修上の注意または履修条件	環境水理学の単位を修得していることが望ましい。
受講心得	専用のノート、筆記用具、配布済みのプリント類を必ず持参して下さい。
教科書	大学土木「水理学」　玉井･有田共編、浅枝･有田･玉井･福井共著（オーム社）
参考文献及び指定図書	絵とき水理学　　　　　　　　　　粟津・国澤ほか著　　（オーム社）わかり易い土木講座７「水理」　　嶋・三宅ほか著　　　（彰国社）明解水理学　　　　　　　　　　　日野幹雄著　　　　　（丸善）
関連科目	環境水理学、河川海洋環境工学
オフィスアワー

授業計画	学習内容	学習課題(予習・復習)
授業の目的	建設工学において、水や空気の流れを知ることは重要です。例えば、建築設備では管の内部の空気や水の運動を知る必要があります。また、土木工学では河川や水路、海洋の流れに関する知識が環境・防災の対応に必要です。この講義では、建設工学に必要な流れの力学に関する基本的な事項を学習します。
授業の概要	１．水は自身が持つエネルギーの変化によって、その流れを変化させます。この原理から導かれたのがベルヌーイの式であり、流れの解析の基本的な式です。この講義では、ベルヌーイの式の基本的な成り立ちと応用の方法について学習します。２．水路を流れる水の流れには、開水路と管路の２種類があります。水面を持つ流れのことを開水路と呼び、管状の水路の上端まで水が達しているために水面を持たない流れのことを管水路といいます。流体力学では、管水路における様々なエネルギー損失について理解し、管水路を敷設するための基礎的な知識の習得します。
授業計画	○第１回　概論　この講義に関する全体的な説明をします。 ○第２回　運動量の方程式　流れが壁に当たると、壁は流れから力を受けます。この力の大きさを求めるためには、運動量の方程式を用います。 ○第３回　連続の式とベルヌーイの定理　連続の式とベルヌーイの定理は、どちらも環境水理学で学びましたが、流体力学を履修する上で必ず必要な考え方なので、もう一度復習します。 ○第４回　形状変化による損失水頭１　管路の流れで管の形状が変化するとき、流れのエネルギーはそこで発生した渦によって消費されます。この講義では、大きな水槽から細い管に流出した場合、管が曲がった場合の損失水頭の計算方法について解説します。 ○第５回　形状変化による損失水頭２　前回に引き続いて、この講義では管の太さが変化する（太くなる場合、細くなる場合）ときの損失水頭、管の中に設置された弁による損失水頭、細い管から大きな水槽に流入した場合の損失水頭の求め方について解説します。 ○第６回　形状変化による損失水頭３　この講義では、前回と前々回の講義で取り上げた、管の断面形状の変化の組み合わせによる損失水頭の算出方法について解説します。 ○第７回　形状変化による損失水頭４　この講義では、サイホンの原理とそれによる損失水頭の算定方法、発電機とポンプによる損失水頭の算出方法について解説します。 ○第８回　枝状管水路　２本に枝分かれした水路は、分岐による損失水頭と管の摩擦による損失水頭を考慮すると、それぞれの管への流量の分配費を求めることができます。この講義では、このような枝状に分岐、合流した水路の損失水頭と流量配分の求め方について解説します。 ○第９回　開水路流れの基本的性質　ここまでは、主に水面を持たない管路の流れについて学んできましたが、ここからは水面を持つ開水路について学習します。この講義では、開水路の基本的な性質について解説します。 ○第10回　ベスの定理と限界水深　開水路では、水深がそのままエネルギーとなります。開水路流のエネルギー保存式を考えて、流量を一定に固定したときに、エネルギーが最小で流れる水深を探します。この方法をベスの定理と呼び、エネルギー最小のときの水深を限界水深と呼びます。この講義では、ベスの定理について解説し、限界水深の算出方法について説明します。 ○第11回　常流と射流　開水路流れでは、水深の情報が水面波の伝播速度と同じ速度で伝わります。開水路の流速が水面波の速度と比べて遅い場合には常流と呼ばれる流れになり、流速が水面波の速度に比べて早い場合には射流と呼ばれる流れになります。この講義では、常流と射流の性質について解説します。 ○第12回　マニングの公式とシェジーの公式　水路を流れる水の流量は、水路と水の摩擦力と水路の勾配によって決まります。水路の摩擦と勾配から流速と流量を見積もる方法には、マニングの公式とシェジーの公式があります。この講義では、両者の成り立ちとその使用方法について解説します。 ○第13回　水路断面の形状要素　マニングの公式、シェジーの公式を使用する場合、流路の径深の値が必要となります。この講義では、現場でよく使用される長方形断面水路、台形断面水路、円形断面水路の流積、潤辺の計算方法を紹介します。 ○第14回　等流の計算と水理特性曲線　前回の講義で、いろいろな断面の形状要素を算出しました。この講義では、その値を使用して、様々な形状の水路を流れる等流の流量を計算します。また、円形断面水路では、水深に応じて流量が変化します。水深と流量の対応関係をグラフにしたものが水理特性曲線です。この講義では、水理特性曲線の意味と使用法について解説します。 ○第15回　洪水波の形状　洪水は河川の水面を波状に伝わってきます。この洪水波の運動を開水路の水理から説明します。 ○第16回　期末試験　試験時間80分。参照物無し。電卓のみ可。講義内容に関する計算及び説明問題。	予習用プリント　30分問題演習（復習）　60分
授業の運営方法	配布プリントや筆記による説明、ビデオやスライドの視聴を通して、環境水理への理解と関心を深めます。
備考
学生が達成すべき到達目標	C評価の基準ベルヌーイの式を使い、摩擦なしの管水路の流れに関する演習問題を解答できる。ベルヌーイの式を使い、摩擦損失と形状損失を考慮した管水路に関する演習問題を解答できる。管水路と開水路の流れの違いについて理解している。円管や矩形断面管の断面諸量（潤辺長、径深など）が計算できる。 B評価の基準 C評価の基準に加えて、以下のような能力を身につける。マニングの式やシェジー式について理解して、その演習問題を解答できる。ムーディー線図から管路の摩擦損失係数を読み取ることができる。管水路、開水路の最適な断面形状を求めることができる。 A評価の基準 B評価の基準に加えて、以下のような能力を身につける。エネルギー保存の法則からベルヌーイの式が成立する過程を理解している。管水路の摩擦損失と形状損失について理解をしている。 S評価の基準 A評価の基準に加えて、以下のような能力を身につける。開水路のエネルギーと流れの対応について理解している。管網に関する力学的な性質を理解し、その演習問題を解答できる。

評価方法	評価の割合	評価の実施方法と注意点
試験	30	16回目の講義で11回目から15回目の内容を中心とした試験を実施します。なお、過去2回の小テストの点数が悪かった人は全範囲の70点分の試験を受験することもできます。
小テスト	40	5回目の講義で１～4回目の内容の、10回目の講義で5～9回目の内容の確認演習を実施します。なお、演習終了後は通常の講義を実施します。
レポート	30
成果発表
作品
その他
合計	100	―