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年度 2017年度 開講部局 工学部
講義コード K8911040 科目区分 専門教育科目
授業科目名 環境水理学
授業科目名
(フリガナ)
カンキョウスイリガク
英文授業科目名 Environmental Hydraulics
担当教員名 日比野 忠史
担当教員名
(フリガナ)
ヒビノ タダシ
開講キャンパス 東広島 開設期 3年次生   前期   セメスター(前期)
曜日・時限・講義室 (前) 火7-8:工108
授業の方法 講義 授業の方法
【詳細情報】
講義中心形式で行う。教科書以外の説明はブログに掲載する。理解度を増すために演習問題を織り交ぜる。 
単位 2 週時間   使用言語 J : 日本語
学習の段階 3 : 中級レベル
学問分野(分野) 25 : 理工学
学問分野(分科) 25 : 土木工学
対象学生  
授業のキーワード 変形と回転、層流、乱流、流速分布、エネルギー損失、ポテンシャル流 
教職専門科目   教科専門科目  
プログラムの中での
この授業科目の位置づけ
本科目は、第四類専門科目の中で専門細目分野「地球環境工学」に属し、基礎的な科目で学習した内容の理解を深めるものであり、プログラムの教育目標における(C)問題構成力、(D)問題解析力に関わっている。 
到達度評価
の評価項目
社会基盤環境工学プログラム
(能力・技能)
・問題構成力
・問題解析力 
授業の目標・概要等 開水路や管路における2次元の流速分布の導出方法を理解するとともに、既習の開水路や管路流れの1次元解析法の理解を深める。また、乱流の持つ流れの特性を理解する。
なお、「知識・理解」、「能力・技能」の評価項目は、下記のとおりである。
1.開水路や管路での流れの解析手法を理解することにより、問題を論理的に整理し構成することができる。(C:問題構成力)
2.力学、数学の知識を基礎に、層流、乱流、ポテンシャル流れを解析し、それらの特徴を説明することができる。(D:問題解析力)
 
授業計画 第1回 水環境を考えるための水理学1
第2回 水環境を考えるための水理学2
第3回 流体解析の基礎1:連続の式、流れ関数、オイラーの方程式
第4回 流体解析の基礎2:渦度、渦なし運動、ベルヌーイの定理
第5回 粘性のある流体の運動方程式(粘性の働き)
第6回 乱れのない場での粘性流れ(ナビエ・ストークスの運動方程式が表す流れ)
第7回 レイノルズ方程式
第8回 流速分布
第9回 中間試験
第10回 相似則
第11回 同径円管路の定常流と矩形開水路の等流(流れのエネルギーと運動量)
第12回 等速度運動する流体塊の運動
第13回 流速分布と抵抗則
第14回 ポテンシャル流れ1:速度ポテンシャル,複素速度ポテンシャル
第15回 ポテンシャル流れ2:複素速度ポテンシャルで表される流れ

第9回に中間試験、第16回に期末試験を行う。
第14回目と第15回目は学生の理解度により講義内容を変更することがある。


数式の展開が増えるが、何をしようとしているのか、得られた結果が妥当であるのか確認しながら学習計画を立てること。 
教科書・参考書等 教科書:「明解水理学」日野幹雄著、丸善
参考書:必要な資料はブログに掲載する。
 
授業で使用する
メディア・機器等
テキスト,配付資料,映像(PC) 
予習・復習への
アドバイス
第1回 沿岸域での流れを表わすための計算方法を理解すること。
第2回 沿岸環境を考えるために必要な水理学の使い方を理解すること。
第3回 連続の式、オイラーの方程式の意味、流れ関数の有用性を理解すること。
第4回 流体の変形、回転、渦度の意味、渦なしと渦ありの流れの差異を理解すること。
第5回 粘性流体の基礎方程式の意味を理解すること。
第6回 ナビエ・ストークスの運動方程式の厳密解を解けるようにすること。
第7回 平均流の挙動を記述する基礎方程式の導出方法とレイノルズ応力の意味を理解すること。
第8回 レイノルズ応力のモデル化の考え方を理解し、流速の対数分布則の導出方法および水理学的な滑面、粗面の判別方法を理解すること。
第9回 現地と相似な模型を用いて流れの状態を再現する模型実験の方法を理解すること。
第10回 円管および矩形水路の流れに対する理論解の導出手順と得られる結果の意味を確認すること。
第11回 第1~10回までの基本を復習する。 
第12回 層流から乱流に変化すると流れの性質が大きく異なることを理解すること。
第13回 力の釣り合いを巨視的にも微視的にも理解すること。
第14回 速度ポテンシャルの有用性とそれが満たすべき方程式、その解法を理解すること。
第15回 ポテンシャル流れの解析手順と複素速度ポテンシャルの有用性を理解すること。
 
履修上の注意
受講条件等
この科目に先立つ基礎科目:流れの力学、水理学、水理学演習
この科目が役立つ応用科目:河川工学、海岸工学、気象学、社会基盤環境工学実験、社会基盤環境デザイン
 
成績評価の基準等 JABEE(日本技術者教育認定制度)では、決められた学習保証時間を満たすことが求められている。この学習保証時間は本授業の全出席時間に相当している。不慮の事故等によりやむなく欠席する場合には、必ず授業担当者に連絡して指示を仰ぐこと。
中間試験(40点)、期末試験(50点)、質問に対する解答等(10点)の結果を総合し、100点満点で評価する。60点以上を合格とし単位を認める。
 
メッセージ 基礎的な概念をしっかり把握すれば理解しやすい科目である。演習問題を十分に解き、流れのイメージを持つことが必要である。 
その他   
すべての授業科目において,授業改善アンケートを実施していますので,回答に協力してください。
回答に対しては教員からコメントを入力しており,今後の改善につなげていきます。 
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