• 締切済み

管内の流速

図のような管に密度ρの流体が直径d1の管から直径d2の管へ流れている。 U字管に密度ρ’の水銀を注入し,断面BとCの差圧を求めたところhであった。 重力加速度をgとし,摩擦損失は無視する。という条件で, 図中のD点で発生する現象を説明せよ,という問題があるのですが, 検討がつかず答えることができません。 縮流とは違いますよね・・・? またv1とv2の流速を求めたいのですが,断面Aでの 圧力や断面積,速度をどのように扱えばいいか分からず 解くことができません。 分かる方がいれば解き方を教えてくださると助かります。

みんなの回答

  • el156
  • ベストアンサー率52% (116/220)
回答No.4

No.1 & 2です。 No.3の方が仰る通り、この図はあっていて、v1=0なんですね。 だから ρv2^2/2 = ρ'gh です。 v1側の静圧をp1、D点の圧力をpd、v2側の静圧をp2とすれば、 pd = ρv1^2/2 + p1 = ρv2^2/2 + p2 ですから、 ρ'gh = pd-p2 = ρv2^2/2 連続の式は不要でした。ピトー管の変形だったのですね。

回答No.3

D点は、流速ゼロの「淀み点」になっていると思いますよ。 ゆえ、ここには全圧(=動圧+静圧)がかかっています。 全圧はベルヌーイ定理により、断面Cでも保存されていますから、 結局、水銀柱が示しているρ’ghは断面Cでの全圧と静圧の差(つまり動圧)ということになり、 それは=(1/2)・ρ・V2^2 なのだと思いますよ。

  • el156
  • ベストアンサー率52% (116/220)
回答No.2

連続の式はv1とv2の比を求める為に使いますが、図のv1は書いてある場所がちょっと違うと思います。図の通りのD点なら流速はゼロです。そうでないとCの場所で水銀が吹き出してしまいます。D点の直径はd1に比べて十分に小さくて、v1はD点に近いD点の外側の流速のはずです。D点で発生する現象は、「動圧が静圧に変換される」ということです。

  • el156
  • ベストアンサー率52% (116/220)
回答No.1

摩擦損失は無視する、とありますので、流線上で単位体積当たりの運動エネルギーと静圧の合計が等しい、とすれば求まると思います。Cの方が単位体積当たりの運動エネルギーが小さくなっていますから、その分だけ圧力は大きくなります。 即ち、ρv1^2/2 - ρv2^2/2 = ρ'gh です。ベルヌーイの定理です。

a4notoki
質問者

補足

回答ありがとうございます。 速さを求めるにあたって, 今回提示してくださったベルヌーイの定理の式と, 連続の式を使うことになりそうなのですが, 連続の式に用いるD地点の面積(A1)をどのようにすればいいか 分からず式を立てることが出来ません。 またD地点で発生する現象についてもまだ分からないので, よろしければ教えてくださると大変助かります。

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