水理学

授業時間は105分 1.講義全体の流れ＆基礎流体力学の復習 (12/4) 河川や管路における複雑な流れをモデリングするという水理学の講義全体の目的を解説するとともに，完全流体の運動方程式・連続式・エネルギー保存則・運動量保存則を復習する． 2.現実的な水の流れ1：粘性流体の流れ (12/8) 完全流体の運動方程式では河川や管路における現実的な流れを表現できないことを解説し，ナビエストークス方程式を説明する． 3.現実的な水の流れ2：層流と乱流，渦粘性を考慮した流れ (12/11) 現実的な水の流れを理解する上で欠かせない乱流の概念を解説し，レイノルズ数，レイノルズ方程式を説明する． 4.乱流の流速分布（混合距離理論）と摩擦損失　(12/15) 河川のような開水路における流速の鉛直分布を表現するモデルを解説する． - レポート(Take-home-exam)出題 (提出〆切12/22 23:59) – 5.開水路の等流　(12/18) 開水路の流れの分類 (定常流/非定常流，等流/急変流/漸変流)を紹介する．河川の流量を見積もるうえで極めて重要な平均流速公式をその理論的背景を含めて解説する． 6.開水路急変部の流れ　(12/22, 12/25) 開水路の断面形状や水路床高が短い区間で変化し，摩擦の影響が無視できる状況における水面形の解析手法を解説する．流れの解析におけるエネルギー保存則と運動量保存則の役割を説明し，常流/射流，フルード数，跳水，などの重要な用語を解説する． 7.開水路の漸変流　(1/5)　 開水路の断面形状や水路床高が長い区間で変化し，摩擦の影響が無視できない状況における水面形の解析手法を解説する．エネルギー保存則を元に拡張されたベルヌーイの定理を導出し，これを活用することで水面形を解析できることを説明する． 8.開水路の非定常流　(1/8, 1/12) 非定常な流れにおけるエネルギー保存則，連続式を導出し，これを用いて洪水波を解析する手法の概略を解説する．段波の解析，Kleitz-Seddonの法則，運動波と拡散波の違い，といった項目を説明する． 9.管路の流れ　(1/19, 22) これまで開水路流れで用いてきた手法を援用し，管路内の流速分布，管路における摩擦損失を導出する．摩擦以外の損失について概観し，動水勾配線の書き方を解説する． 10.復習 (1/26) オンデマンド（動画視聴）で実施。出席はとらない 問題演習を通じて，これまでに習ってきた事項を復習する． 11.期末試験　(2/12)　※持ち込み不可

スライドと板書を用いる

出席(コメントシート提出)(5%)，レポート(20%), 期末試験(75%)とする．

＜事前履修＞ 基礎流体力学 ＜事後履修＞ 河川工学E・水圏流砂漂砂論E（共に大学院）