水理学Ａ及び同演習 / Hydraulics A and its Exercises

単位数: 3. 担当教員: 有働 恵子. 開講年度: 2024. 科目ナンバリング: TCA-CEE215J.

主要授業科目/Essential Subjects

○

授業の目的・概要及び達成方法等

Google Classroomのクラスコードは工学部Webページにて確認すること。
学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)

１．目的：水理学・流体力学の入門編であり，流体運動に関する基本的概念と原理の理解を目的とする．
２．概要：特に，質量，運動量，エネルギーの保存則について，代数式を用いて解説する．また，開水路流・管路流の初等解法を述べる．授業は2クラス編成で行い，1回の授業は90分の講義と90 分の演習からなる．
３．達成目標等：流量の連続式を理解すること．管の中の圧力分布，流水が物体に及ぼす力，静水中に置かれた物体に作用する水圧を計算できること．開水路の水深，流量，エネルギーの関係を理解すること．

授業の目的・概要及び達成方法等(Ｅ）

The class code for Google Classroom can be found on the Web site of
the School of Engineering:
https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html (JP Only)

1. Objective: As an introductory subject for hydraulics and fluid mechanics, fundamental concepts and principles for fluid motion will be learned.
2. Outline: Following "Mechanics of Flow", topics on pipe flows, open channel flows, and hydrostatic pressure are studied.
3. Performance target: (1) To understand equations of continuity, energy and momentum. (2) To be able to calculate hydrostatic pressure acting on an immersed body.

他の授業科目との関連及び履修上の注意

水理学の入門科目であり，「水理学B」を理解するための基礎を与える．また，「陸水の運動学」や「海岸海洋工学」で扱う川の流れや海の波の力学の基礎を与える．

他の授業科目との関連及び履修上の注意(Ｅ）

This is an introductory subject to proceed to “Hydraulic B”, “Dynamics of Inland Water”, and “Coastal and Ocean Engineering”

授業計画

１．保存則の概念、質量保存則
２．運動量保存則１
３．運動量保存則２
４．エネルギー保存則
５．ベルヌーイの定理の応用例１
６．ベルヌーイの定理の応用例２
７．中間試験
８．層流、乱流と摩擦
９．乱流の場合の流速分布
10．摩擦損失係数
11．平板に働く静水圧
12．曲面に働く静水圧、浮力
13．相対静止
14．まとめ
15. 期末試験

授業計画(Ｅ）

１．Concept of conservation law. Mass conservation
２．Conservation of momentum 1
３．Conservation of momentum 2
４．Conservation of energy
５．Application of Bernoulli’s theorem 1
６．Application of Bernoulli’s theorem 2
７．Mid-term examination
８．Laminar flow, turbulent flow and friction
９．Velocity profile of turbulent flow
10．Friction loss coefficient
11．Hydrostatic pressure acting on a plane wall
12．Hydrostatic pressure acting on a curved wall, Buoyancy
13．Rigid-body motion
14．Summary
15. Final examination

授業時間外学習

各自の理解度に応じて，予習・復習を行う必要がある．

授業時間外学習（Ｅ）

Students are required to prepare for and review the course according to their understanding.

成績評価方法及び基準

期末試験（40%），中間試験（30%），並びに演習（30%）の成績によって評価する．

成績評価方法及び基準(Ｅ）

Final examination (40%), mid-term examination (30%), exercise (30%)

教科書および参考書

• 水理学入門, 真野明・田中仁・風間聡・梅田信, 共立出版 (2010) ISBN/ISSN: 9784320074309