令和２年度Ａ[問題　No.６]

令和２年度Ａ[問題　No.６]

[問題　No.６]流体に関する用語の組み合わせのうち、関係のないものはどれか。

（A)　　　　　　　　　（B)
⑴ダルシー・ワイスバッハの式　　圧力損失

⑵ベンチュリー管　　　　　　　　流量測定

⑶トリチェリの定理　　　　　　　毛管現象

⑷ウォーターハンマー　　　　　　水柱分離

令和２年度Ａ[問題　No.６]解答

⑴関係ある。

流体の運動
名称	数式及び注意点
摩擦応力	摩擦応力＝粘性係数×速度勾配
	摩擦応力は速度勾配に比例する
	粘性係数は、気体では温度の上昇とともに大きくなり、液体では温度の上昇とともに小さくなる。
動粘性係数	動粘性係数＝粘性係数÷密度	$ν=\frac{η}{ρ}$
	動粘性係数は、粘性係数に比例し、密度に反比例する。
レイノルズ数	レイノルズ数＝平均流速×管径÷動粘性係数	$Re=$$\frac{V×d}{ν}$
	層流か乱流かを判断する数値　層流<2,000　乱流>4,000
	慣性力（平均流速×管径）と粘性力（動粘性係数）の比で表す。
	レイノルズ数は、平均流速と管径に比例し、動粘性係数に反比例する。
トリチェリの定理	流速＝速度係数$\sqrt{2×重力加速度×水面の高さ}$	$ν=C\sqrt{2gh} \\$
	水槽の下端の小穴から流出する水の速度$ν$は、小穴から水面までの高さ$h$の1/2乗に比例する。
静圧	静圧＝全圧－動圧	$P$$S$$＝$$P$$T$$-P$$D$
動圧	動圧＝（流体の密度×流体の速度の2乗）÷2	$P$$D$$=\frac{ρ×ν^2}{2}$
全圧	全圧＝静圧＋動圧	$P$$T$$=P$$S$$+P$$D$
圧力損失	圧力損失＝（管摩擦係数×管長÷管径）×（密度×平均流速の2乗÷2）	$⊿P＝λ\frac{l}{d}$$×$$\frac{ρ×ν^2}{2}$
	ダルシー・ワイスバッハの式
	管摩擦係数、管長、平均流速の2乗に比例する。
	管径に反比例する。
水頭損失	水頭損失＝（管摩擦係数×管長÷管径）×（平均流速の2乗÷2×重力）	$⊿h＝λ\frac{l}{d}$$×$$\frac{ν^2}{2g}$
	動圧に比例する。

⑵関係ある。

⑶関係ない。
トリチェリの定理図

⑷関係ある。
　揚水ポンプと高置水槽が平面的に離れている場合、揚水管までの横引きを最上階のような高い位置で行うと、揚水立て管の最上部付近で水柱分離が生じやすく、ウォーターハンマーが起こりやすい。水中分離は揚水ポンプが停止したときに、流れていた水の慣性力によって、管内に負圧が生じ、圧力がそのときの水の飽和水蒸気以下になると、その部分で水が蒸発し、水流が途切れて分離する現象である。

正解：⑶