水理学実験演習

担当教官(所属、所在)
三輪 弌 (農林環境科学科 地域環境デザイン学講座、1号館3階313号室)

対象学生 科目の種別 開講学期 単位数
農林環境科学科
 地域環境デザイン学講座
   地域環境工学コース3年次
 地域環境デザイン学講座
    環境共生コース3年次
講座科目
必修
前期1単位

授業の目標
 この授業の目標は,次のとおりである.
(1)静水力学とベルヌイの定理を示す簡単な実験と,その結果を理論的に解析することができる.
(2)管水路の各種損失について実験し,その結果を図解し,解析できる.
(3)開水路の流量測定方法を理解し,実践して,他の方法で得られた結果と比較して測定精度を評価することができる.
(4)堰による流量測定の原理と測定方法を理解し,実験によって流量係数を決めることができる.
(5)開水路流れの特徴を実験で観察し,不等流の水面形計算ができる.
(6)管水路の分岐管路や管網の簡単な計算ができる.

概要と計画
(1)基本的な実験は,静水圧や,浮力,小オリフィス,単線管水路のエネルギー損失,開水路流れの多様な水面形などについての観察と測定を実施する.それぞれの現象について理論的に解析し,理論と実際の整合性と食い違いを明らにする.
(2)物理量の計測は,マノメータ,ポイントゲージ,ピトー管,回転流速計,ベンチュリーメータ,堰などについて実施し,主として,水のエネルギーの量的変化を計算する.
(3)静水力学では多様なゲートについて全水圧と作用点を求める問題,管水路では運動及び位置,圧力のエネルギー形態の変化を図解する問題,開水路では定常流における等流流量の問題,についての解法を身につけた上で,@管水路の分流,合流,及びパイプラインネットワークの計算と,A開水路不等流の水面形計算の演習を行う.
第1回   静水力学の実験と演習
第2回   小オリフィスの実験と演習
第3回   管水路のエネルギー損失計測と摩擦粗度の計算
第4回   多様な開水路水面形の観察と測定
第5回   開水路の流量測定と通水断面の流速分布測定
第6回   堰による流量測定
第7回   単線管水路のエネルギー形態変化の図解問題
第8回   開水路の等流計算,不等流の水面形の概略把握
第9回   管水路の分流,合流問題
第10回,第11回  パイプラインネットワークの計算
第12回,第13回  開水路不等流の水面形計算
第14回   総復習

教室外の学習
 講義で説明する例題の復習と,より多くの演習問題を各自解答し,レポートを作成する.

教科書、参考書
水理学の教科書のほかに,課題毎に実験方法と演習問題プリントを配布する.

授業の形式
実験は,教室で実験内容,方法を解説し,水理実験室に移動して観察や測定を行った後,教室に戻って理論解析と対応させる.重要な応用演習問題については,問題の解説後,その場で解かせ,各人の疑問点に答え,解析の方法・意味を正確に理解させるようにしている.

成績評価の方式
出席状況(30%)とレポートの内容(70%)により評価する.
60点以上を合格(優:80点以上,良:79〜70点,可:69〜60点)とする.

履修に当たっての留意点
実験に積極的に参加するとともに,与えられた演習問題を自分の力で解答することが重要である.