管路の圧力損失

質問

授業で管路の圧力損失をならったのですが，直管の場合には管摩擦係数が入っており（レイノルズ数の関数なので粘性の影響が加味されてますよね），理解できるのですが，管路入口や出口の損失では，形状によって損失係数が与えられ，流体の粘度が損失には，入っていないのですが，これはなぜでしょうか？粘度が高い流体ほど速度が同じ条件で考えた場合，縮小，拡大管での圧力損失は大きくなると思うのですが，この矛盾はどこからくるのでしょうか？
それでは宜しくお願いします

回答No.2

ke-ke · ベストアンサー

目的が分かりませんので、実用上無視できないと言われればそうかも
しれませんが。

これらの式(係数)は実験式に相当するものと思いますが、実験式は
先人の作られた式が自分で使う範囲に合わない、ということで修正
されて、また新たに作られてきていると理解しています。
そんな中で長年これらの実験式が使われているということは、
それなりに合うということかと考えて、実用上無視できるのではと
申し上げた次第。水でも蒸気でも空気でもこの式は使われている
と思いますので。

バルブ(これは扱い難しいです)なども含んだ実際の配管系全体の
圧損から見ると影響度は小さい、ということで、あまり重要視
されていないだけかもしれませんが。

回答No.3

N64

二つのカテゴリに、分けて考える必要があります。
一つ目は、粘性流体の管内の流れの場合、レイノルズ数が同じなら、空気であろうと水であろうと同じ無次元の係数が適用できるということ。これは、流体力がで習う、レイノルズ数、フルード数、（それから、なんだってっけ）などが、同じなら、同じ法則が成り立つということです。
二つ目は、損失係数は、レイノルズ数の低いところでは、かなりレイノルズ数によって変化するが、レイノルズ数が高くなると、次第に一定の値に近づくこと、
ではないかなー、と思います。普通の場合、レイノルズ数はかなり高いです。これは、流体力学や、水力学の教科書によく記載されているグラフを見ると、よく分かります。

お礼

ありがとうございました。”レイノルズ数の低いところでは、かなりレイノルズ数によって変化するが、レイノルズ数が高くなると、次第に一定の値に近づくこと”というのはどこかの教科書にのっているのでしょうか？僕の持っている教科書には損失係数がレイノルズ数の関数になっているとはかかれていませんが。
それではよろしくおねがいします

回答No.1

ke-ke

私が持っているハンドブックには、入口損失の場合ですが、
レイノルズ数が大きくなると損失係数は小さくなる傾向がある、
と記述があります。
(残念ながらデータの記載はありませんが。)

ということなので仰るように粘性の影響は大小はともかく
あるようです。

専門ではないので良く分かりませんが、
粘性の影響はあったとしても、実用上無視できる範囲に
あるということで、形状だけのパラメータで纏められて
いるのではないでしょうか。

taro1155さんが学生さんならば教授にでも質問して
みられたら如何でしょう。
(そして結果を教えてください。。。)

お礼

ありがとうございました。ただ、たとえば気体と液体では粘度は全く異なりますよね・ですから実用上無視できるとは思えないんですね。