水理学原理   Introductory Hydraulics

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担当教員
灘岡 和夫  木内 豪 
使用教室
火5-6(M114)  
単位数
講義:2  演習:0  実験:0
講義コード
7506
シラバス更新日
2013年4月3日
講義資料更新日
2013年4月3日
アクセス指標
学期
前期  /  推奨学期:3

講義概要

I 流体運動の基礎方程式を導き,水理学における基礎原理であるエネルギーおよび運動量の保存則と,それにより説明される基本的な現象について述べ,非粘性・粘性流体の基本的な運動の記述を行う。
II 1.流れの場の記述法 2.Eulerの方程式およびNavier-Stokesの方程式 3.渦度と循環,粘性の役割,境界層 4.ベルヌーイの定理の誘導と応用 5.運動量保存則の誘導と応用 6.比エネルギー,常流と射流,急変流の水面形 7.比力,跳水,段波

講義の目的

流れの場の記述法や流体運動の基礎方程式系を習得し,流体運動を把握する上で基本となるいくつかの重要な概念を理解するとともに,水理学における基礎原理であるエネルギーおよび運動量の保存則と,それらにより説明される基本的な現象について理解することを目的とする.具体的には,1.流れの場の記述法や流体運動の基礎方程式系について,それらの意味を十分把握し,書き下すことができる.2.粘性や渦度,循環など,流体運動を把握する上で基本となる重要な概念を理解し,それらの物理的意味を説明できる.3.エネルギーおよび運動量保存則についてそれらの基礎原理を理解し,いくつかの典型的な流れに対して応用できる.

講義計画

全15回で実施する。今期は休講が3回あるので、講義スケジュール情報を参照してください。
1. イントロダクション、「流体」概念、流れの場の記述法
2. 流体運動の基礎方程式系(運動方程式と連続式)
3. 流体運動の基礎方程式系の解の例(容器中の静水圧分布、2次元Poissuile流れ)
4. 流体の「変形速度」とその3成分(伸び縮み速度、回転速度、ずり変形速度)
5. 流れのパターンの表現法(流線、流跡線、流脈線)と流れの可視化、渦度と循環
6. 「移転」と「拡散」、移流拡散方程式、渦度の生成と拡散、粘性の役割、境界層
7. 中間テスト
8. エネルギー保存則(Bernoulliの定理)1
9. エネルギー保存則(Bernoulliの定理)2
10. 運動量保存則1
11. 運動量保存則2
12. 比エネルギー、常流と射流、限界流
13. 急変流の水面形、比力
14. 跳水、段波
15. 期末試験

教科書・参考書等

明解 水理学、日野幹雄著、丸善

参考書等
池田駿介:詳述 水理学,技報堂出版
シャピロ、A.H.(今井功(訳)):流れの科学、河出書房新社
木村竜治:改訂版 流れの科学 ―自然からのアプローチ―,東京大学出版会
流れの可視化学会編:流れのファンタジー、写真がとらえた流体の世界, (ブルーバックス)、講談社

関連科目・履修の条件等

特になし

成績評価

授業出席(20%)および試験(80%)

担当教員の一言

質問は随時メール(nadaoka@mei.titech.ac.jp, kinouchi.t.ab@m.titech.ac.jp)で受け付けています.

その他

関連する学習教育目標
D
http://www.cv.titech.ac.jp/class/objective_ug.html#kyouikumokuhyou(D)

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