平成２３年度Ａ[問題　No.５]

平成２３年度Ａ[問題　No.５]

[問題　No.５]流体に関する記述のうち、適当でないものはどれか。

⑴一般に、水は圧縮性流体として、空気は非圧縮性流体として扱われることが多い。

⑵粘性による摩擦応力が速度勾配に比例する流体をニュートン流体という。

⑶レイノルズ数は、流体に作用する慣性力と粘性力の比である。

⑷管路を流れる流体の密度が大きいほど、管路閉止時の水撃圧は高くなる。

平成２３年度Ａ[問題　No.５]解答

⑴適当ではない。
　物体に圧力を加えたときに、体積が変化する性質をいう。
液体は、圧力を加えても体積変化がほとんどない非圧縮性流体である。
気体は、圧力を加えると体積変化が大きい圧縮性流体である。

⑵適当である。
　摩擦応力が速度勾配に比例する流体をニュートン流体という。
一般に、水はニュートン流体として扱われ、粘性による摩擦応力は、速度勾配に比例する。

⑶適当である。
　レイノルズ数：Reとは、管内の流体の流れが層流か乱流かを判断する数値である。
流れの慣性力と粘性力の比で表され、平均流速と管径に比例し動粘性係数に反比例する。

⑷適当である。
　管内を流れる流体の密度が大きいほど、管路閉止時の水撃圧は高くなる。
弁を急に閉めた時に生じる圧力上昇$h_{max}[Pa]$は、ジェーコフスキーの式により求める。
$P_0:\mathrm{流}\mathrm{体}\mathrm{の}\mathrm{密}\mathrm{度}[kg/\mathrm{㎥}]$
$a:\mathrm{圧}\mathrm{力}\mathrm{波}\mathrm{の}\mathrm{伝}\mathrm{播}\mathrm{速}\mathrm{度}[m/s]$
$V_0:\mathrm{水}\mathrm{の}\mathrm{当}\mathrm{初}\mathrm{の}\mathrm{流}\mathrm{速}[m/s]$
$h_{max}=P_{0}a{V}_0$
の式より、水撃圧は流体の密度に比例する。

正解：⑴