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水理乱流力学

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科目ナンバリング
  • G-ENG01 5F075 LJ73
  • G-ENG02 5F075 LJ73
開講年度・開講期 2020・前期
単位数 2 単位
授業形態 講義
配当学年 修士・博士
対象学生 大学院生
使用言語 日本語
曜時限 水3
教員
  • 戸田 圭一(経営管理大学院 教授)
  • 山上 路生(工学研究科 准教授)
  • 岡本 隆明(工学研究科 助教)
授業の概要・目的 流体力学の理論に基づき、自由水面流れの乱流力学の基礎と応用を詳述する。Navier-Stokes式 から RANS方程式の誘導と開水路乱流への適用を展開する。河川の流速分布や抵抗則 また剥離乱流や2 次流などに関する最近の研究成果を提供する。EjectionやSweepなどの組織乱流理論や界面水理学な どのホットな話題も講述する。
あわせて河川や水工学上の実用問題についても説明する。
到達目標 課題に対して自主的、継続的にとりくむ能力を養う。 開水路乱流の基礎理論とその適用方法を理解 する。統計乱流理論と組織乱流理論の基礎を理解する。 将来、実河川の環境問題、災害問題に直面した際に、 学術的視点から説明ができる能力を身につける。
授業計画と内容 ガイダンス(1回)
本科目の説明と、流体力学および乱流理論のバックグラウンドを概説する。

乱流に関する種々の理論的考察(3回)
運動方程式、境界層理論、乱れエネルギー特性、渦の動力学、乱流輸送、スペクトル解析等の、乱流を理解する上で必要な基礎理論について、最新の研究成果を交えながら講義する。

輸送現象論(4回)
分子拡散、乱流拡散、分散現象等、実河川で観察される乱流輸送現象について、理論や実験結果を用いながら解説する。

植生と乱流(3回)
植生キャノピーにおける乱流輸送現象について、最新の乱流計測や数値シミュレーション結果を紹介しながら、講義する。

河川の実用問題(2回)
複断面流れや流砂流れ等、河川にみられる重要な実用問題について講義する。

水工学の実用問題(2回)
漂流物や魚道等、水工学における重要な実用問題について講義する。
成績評価の方法・観点 各課題についてレポート(コアのレポート3回と小レポート複数回であるが、回数は年により異なる)を提出し、通期の総合成績を判断する。 コアのレポートについては1回でも未提出であれば単位を認めない。
履修要件 水理学の基礎を習熟していること。
授業外学習(予習・復習)等 適宜、水理学および流体力学の基礎を毎回1時間程度予習・復習して講義に臨むこと。
またまた河川工学に関する諸問題(土砂対策問題、魚道など)についても各自、予習しておくこと。また河川工学に関する諸問題(土砂対策問題、魚道など)についても各自、予習しておくこと。
教科書
  • 指定しない。必要に応じて資料を配布する。
参考書等
  • Handbook of Environmental Fluid Dynamics (CRC press) 講義時に説明する.