『土木の基礎固め 水理学 (KS理工学専門書)』

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table:bibliography

ISBN-13 9784061565722

数式の暗記に陥りがちな水理学を「わかる科目」に。学習内容を実感できるような身の回りの事例を取り上げた。 カラー図版や実際の写真を多数掲載。 例題や演習問題が豊富なので知識が確実に定着。1 水理学基礎 2 静水力学 3 エネルギー保存則 4 運動量保存則 5 流体の運動方程式 6 層流と乱流 7 管路流れ 8 開水流れの基礎と急変流 9 開水路の等流 10 開水路の漸変流 11 相似則

数式の暗記に陥りがちな水理学を「わかる科目」に。学習内容を実感できるような身の回りの事例を取り上げた。 流れと力の関係を可視化するカラー図版や実際の写真を多数掲載。 例題や演習問題が豊富なので知識が確実に定着。

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目次

第1章 水理学基礎

1.1 水理学とは？

1.2 本書のねらいと構成

1.3 次元・単位・有効数字

1.4 流体の性質

密度と単位体積重量

圧縮性と変形自在性

圧力

粘性

表面張力

1.5 流れの分類

演習問題

第2章 静水力学

2.1 なぜ「静水力学」を学ぶのか？

2.2 静水圧

2.3 浮力とアルキメデスの原理

2.4 平面と曲面に働く静水圧

鉛直な水面に働く静水圧

傾斜した平面に働く静水圧

曲面に働く静水圧

2.5 浮体の安定・不安定

安定・不安定とは？

浮体の安定・不安定の判定式

演習問題

第3章 エネルギー保存則

3.1 水の持つエネルギー

3.2 ベルヌーイの定理の導出

3.3 流管におけるエネルギーの流入・流出と仕事の関係による導出

3.4 ベルヌーイの定理を使ったトリチェリーの定理

定理の導出

流出量に対する出口形状の影響

3.5 ベルヌーイの定理の応用例

ピトー管

ベンチュリー管

水槽の穴からの排出

鉛直排水管

スルースゲートからの排出量

速度を測る様々な機器

演習問題

第4章 運動量保存則

4.1 なぜ「運動量保存則」を学ぶのか？

4.2 運動量保存則の導出

質点系の運動量保存則

運動量束の導入

流管における定常流場の運動量保存則

4.3 運動量保存則の応用

曲管部に働く力

平板に衝突する噴流

水槽からの推進力

物体に働く抗力

野球の変化球と流体力

演習問題

第5章 流体の運動方程式

5.1 はじめに

5.2 流体運動の記述方法

5.3 流体運動の基礎方程式

5.4 ナビエ・ストークスの式，連続式の導出

流体の加速度

流体に作用する力

連続式の導入

数値流体力学

5.5 流体の基本運動要素と渦度

5.6 速度ポテンシャルと流関数

渦なし流れと速度ポテンシャル

流線と流関数

演習問題

第6章 層流と乱流

6.1 層流・乱流の性質

6.2 レイノルズ数

6.3 限界レイノルズ数

6.4 層流の流速分布―円管路の場合―

6.5 乱流とレイノルズ応力

乱れの表し方

レイノルズ応力

6.6 乱流の流速分布―壁面近傍の流れ―

粘性底層の直線分布式

滑面の流速分布

滑面における粘性底層から乱流域への移行

粗面の流速分布

壁面の粗さと粘性底層

様々な平均の考え方

第7章 管路流れ

7.1 管路流れとは？

7.2 管路流れの基礎式

7.3 摩擦損失

ダルシー・ワイズバッハの式

摩擦損失係数

円管以外の摩擦損失

7.4 摩擦損失以外の損失

流入・流出損失

急拡・急縮損失

漸拡・漸縮損失

曲がり損失

その他の損失

粘性とエネルギー

7.5 管路の損失計算

単一管路の計算

水力発電と揚水

サイフォン

分岐・合流管の計算

演習問題

第8章 開水路流れの基礎と急変流

8.1 開水路流れとは？

はじめに

開水路流れの分類

これまでの章と開水路流れの3章とのつながり

8.2 フルード数と常流・射流

開水路流れの水理量

フルード数

8.3 比エネルギー

定義

比エネルギー図

流量図

8.4 開水路の断面変化に伴う水面形

水路床の変化

水路幅の変化

8.5 比力

定義

比力図

跳水効果

第9章 開水路の等流

9.1 等流とは？

9.2 等流における摩擦抵抗

9.3 平均流速公式

マニングの式・ジェジーの式

対数則によるマニングの式の理論的考察

マニングの粗度係数

摩擦損失係数とマニング・ジェジーの係数および相当粗度の関係

9.4 等流水深と限界勾配

開水路流れのx軸と水深のとり方

ロバート・マニング(1816-1897)とマニングの式

演習問題

第10章 開水路の漸変流

10.1 漸変流とは？

10.2 基礎式

摩擦損失を考慮したベルヌーイの定理

漸変流の基礎式と等流水深・限界水深、限界勾配との関係

10.3 基本的な水面形

開水路の分類と水面変化の特徴

緩勾配水路および急勾配水路における基本的な水面形

10.4 水面形の出現例

洪水時の嵩上げ背水と排水機場の役割

演習問題

第11章 相似則

11.1 水理模型実験と相似則

ニュートン数

フルード数

オイラー数

レイノルズ数

ストローハル数

相似則の模型実験への適用

11.2 幾何学的相似と力学的相似

11.3 フルード相似則

11.4 レイノルズ相似則

土砂移動の水理模型実験

演習問題

演習問題解答

索引

table:例題・問題の番号

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2

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5 e.g.1

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6 e.g.1

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