〈技術士 1次試験〉R元年・18問目 水の流れ

今日は技術士1次試験のR元年の問題。

18問目の水の流れについて。

過去問は下記のHPから取得できる。

「公益社団法人 日本技術士会」過去問 第一次試験 令和元年度 建設部門

 

結構、不得意な分野だけど。

 

 

 

選択肢➀ 完全流体

 

粘性を考えない流体とのことを完全流体という。

その通り。

粘性がないので、速度損失とかがなく、ベルヌーイの定理が成り立つ

学校で習う物理でいうところの動摩擦係数とか空気抵抗みたいなものだろう。

 

 

 

 

選択肢② 圧縮性流体と非圧縮性流体

 

圧縮されない、ということ。

つまり、場所によって圧力が変わらないということ。

基本的に、技術士の試験は学者になるための試験ではないので、試験問題で出てくる流体は非圧縮性流体のはず。

 

 

 

選択肢③ 不定流

 

少し復習

定常流・・・時間的に流れが変化しない。ゆっくり流れる川は時間が経っても流れは同じ。

非定常流・・・不定流ともいい、時間的に流れが変化する大きな魚が泳いで流れが変われば、定流から不定流に変わるし、上流で水門が開いたり、支川から急に流れ込んできたりしたときの流れも不定流となる。

時間的変化 空間的変化
定常流 なし 等流(定流) なし
不等流 あり
非定常流(=不定流) あり

 

流れの変化といってる時の「流れ」とは、流量、流速、水深などを指す。

定常流は、時間的には流量、流速は変化しない。

非定常流は、時間的、空間的に流量、流速、水深が変化する。

 

定常流はさらに等流と不等流に分けられる。

もちろん、流量や流速は時間的には変化しない。

定常流なので。しかし、空間的に変化するかしないかで分かれるのが等流と不等流。

等流は時間的にも空間的にも流れの様子(流量や流速)は変化しない。

不等流は流れの様子は時間的には変化しないが空間的には変化する。

 

 

 

選択肢④ 開水路の流れ

 

選択肢の文のとおり、開水路の流れは、大気に接しながら、自由水面を持つ流れとなる。

 

 

 

選択肢⑤ マニングの平均流速

 

この式は、径深と勾配と粗度係数が分かれば、流速が算出できる、というもの。

= 1/n × R2/3 × I1/2

 

つまり、粗度係数nには反比例しますよ、といっている。

その前に、粗度係数とはどんなもの?

粗度係数が高い、ということはそれだけ粗い、ということ。

表面が粗い開水路の場合、流れは遅くなるのは当然なので、感覚的に分かる。

 

後、径深が大きくなれば流れは速くなるので、同じ断面積の場合、深い方が流れは速い。

ほか、動水勾配がきつければ、流れは速くなる・・・当然か。

 

 

 

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