加速度を持った流速測定

質問

血流模擬ファントムの流速測定したいのですが教えてください。
スライダックで電圧を調整したジャバラで圧縮して押し出す方式のポンプ（拍動流を想定）の流速を測りたいのですがホースの直径、長さ、総流量、ジャバラの周期（ストップウォッチでジャバラが一番上になった時を測定する程度）は分かります。この程度で流速測定は出来るのでしょうか？出来るようでしたらご教授ください。よろしくお願いします。

回答No.2

First_Noel · ベストアンサー

＃１です．
粘性係数は，ポアズイユ流れとして扱うときに必要になります．
分かりにくい書き方をしてすみませんでした．
水の粘性係数でしたら，理科年表か，又はいまちょこっとぐぐってみましたら，
http://www4.ocn.ne.jp/~katonet/kagaku/water02.htm
など見付かりました．

粘性流体の管内層流では，管中心部で最も流速が早く，
管壁では（理想的には）流速０となります．
流体力学の教科書に載っていると思いますが，ウェブでも下記を見付けました．
http://irws.eng.niigata-u.ac.jp/~chem/itou/fl/fl7.html

ふと思いましたが，上記難しく考えすぎていたかも知れません．
ジャバラは，内部に流体がいっぱいになってから
押出すようになるのでしょうか．
もしそうだとすると，一番簡単には，

（平均流速）×（ジャバラ出口面積）＝（ジャバラの体積）÷（ジャバラの周期）

でも良いのかなとも思いました．
上記は，右辺，左辺，共に単位は平均体積流量（ｍ＾３／ｓ）です．
平均流速以外は，既知パラメータですね．
ここで平均流速を求めて，理想的に，上記のポアズイユ流とみなせば，
他の未知パラメータも求め得ります．

回答No.1

First_Noel

＞流速測定は出来るのでしょうか？

どういう流速でしょうか．
ホース断面での流速分布でしょうか．
それを積分しての流量測定でしょうか．

前者なら，
余りレイノルズ数が大きくない範囲なら，
ハーゲン・ポアズイユ流（又は単にポアズイユ流）を御検索下さい．
押出圧が不足していると思います．
ジャバラの全長が分かっていれば，周期から押出圧の
時間履歴が分かると思います．
粘性係数が必要です．
実際的な測定ではなく，条件から理論値を求める感じですね．
直接計測はこれだけでは無理でしょう．

後者なら，
容積の分かっているおおきめの容器を満杯にする時間を測定するだけでＯＫです．
これは実測値が結果です．
あるいは，上記の流速分布を積分することも考えられます．
拍動による時間履歴を取るなら，圧力計を途中に追加するとか．
流速は上記のように理論式と物性値を使って圧力から換算します．

あと，流路の温度はいずれにしても測定しておいた方が良いですね．

思い付き程度ですが．．

補足

早速のお返事ありがとうございます。
実際良く分かっていないのですが、何がしたいかというと
普通の水撒きホースとジャバラのポンプを使ってポンプが収縮したとき血液ファントムが○cm/s移動するかを測定し、それを利用しスライダックを用い5～100cm/sと変化させたときのMRIでの信号強度を測ろうと思っています。
ちなみに圧力計は無いのと、ジャバラの全長は分かりますが粘性係数が分かりません。（血液ファントムはほぼ蒸留水です。）
ジャバラの全長が分かっていれば，周期から押出圧の
時間履歴が分かると思います。できればこのことを具体的に数値を出して教えていただけませんでしょうか？
よろしくお願いします。