流体力学でパイプが90度曲がると水のスピードはどれくらい下がりますか

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質問者：mariyadaisuki
質問日時：2007/09/17 11:09
回答数：2件

素人の質問です、よろしくお願いします。

直径1800ミリの直管パイプ（コンクリート製）で、斜度1度以内で1気圧のもとで、水が流れています。
直径の100パーセント（満管）水が流れている時、パイプが90度曲がった場合（短い扇型の接続用パイプを使用）流速はどのくらい下がるのでしょうか。
また、1時間あたりの流れた水量はどのくらい減るのでしょうか。
詳しい方、よろしくお願いします。

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回答 (2件)

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No.2ベストアンサー

回答者： masa2211
回答日時：2007/09/17 12:08

計算に必要な条件がだいぶ足りないので、計算式を書きますので

あとは自分で計算してください。

条件として、パイプの曲がり1箇所以外は直線であるとします。

以下、単位は、メートルと秒です。
パイプの全長＝Ｌ
入口と出口の水位差＝Ｈ
パイプの直径＝Ｄ（＝1.8）
重力加速度＝ｇ（＝9.8）
粗度係数＝ｎ　コンクリート管の場合、n=約0.014

流速をＶとすると、
水位差＝摩擦ロス＋入口ロス＋出口ロス＋曲がりロス
Ｈ＝Ｖ＾2/2ｇ×（(L/D)*124.5*n^2/D^.33333＋0.5+1.0+0.12）
ここで、最後の0.12が曲がりロスなので、曲がりが無い場合は不要です。
Ｖ以外は既知なので、Vを適当に仮定して計算し、実際の水位差と合えば、それが
求めたいVの答です。
で、曲がりがあるときと無いときのVをそれぞれ求め、その差だけ流速が落ちます。

なお、0.12の値について、パイプの曲率半径が関係しますが、既製品のパイプなら
直径の約2倍を曲率半径としているものが多いので、このときの値が0.12です。（半径が大きいほど値が小さい。）

＞1時間あたりの流れた水量はどのくらい減るのでしょうか。
流速がわかれば、あとは断面積と時間を掛ければよいので、曲がりの有無の流量をそれぞれ出し、
引き算してください。