導入
前の章では、静止流体によって及ぼされる力の正確な数学的状況が容易に得られることを示しました。これは、静水圧では単純な圧力のみが関与するためです。動いている流体を考慮すると、解析の問題は一気に難しくなります。考慮すべき粒子の速度の大きさと方向だけでなく、移動する流体粒子間およびそれを含む境界でせん断応力または摩擦応力を引き起こす粘度の複雑な影響もあります。流体体の異なる要素間で起こり得る相対運動により、圧力とせん断応力が流れの状態に応じてある点から別の点へと大きく変化します。流れ現象に関連する複雑さのため、正確な数学的解析が可能なのはごく一部のケースであり、工学的な観点からすると、かなり非現実的です。したがって、流れの問題を実験または作成することによって解決する必要があります。理論的な解決策を得るのに十分な特定の単純化された仮定。力学の基本法則は常に有効であり、いくつかの重要な場合に部分的に理論的な方法を採用できるため、2 つのアプローチは相互に排他的ではありません。また、単純化した解析の結果、実際の条件からの逸脱の程度を実験的に確認することも重要です。
最も一般的な単純化仮定は、流体が理想的または完璧であるため、複雑な粘性効果が排除されるというものです。これは、ストークス、レイリー、ランキン、ケルビン、ラムなどの著名な学者から注目を集めている応用数学の一分野である古典的な流体力学の基礎です。古典理論には重大な固有の制限がありますが、水は粘度が比較的低いため、多くの状況で実際の流体として動作します。このため、古典的な流体力学は、流体運動の特性を研究するための最も価値のある背景とみなされる可能性があります。この章は流体運動の基本的な力学に関係しており、土木工学の水力学で遭遇するより具体的な問題を扱う後続の章への基本的な導入として機能します。流体運動の３つの重要な基本方程式，すなわち連続方程式，ベルヌーイ方程式，運動量方程式を導出し，その重要性を説明した。その後、古典理論の限界が考慮され、実際の流体の挙動が説明されます。全体を通して非圧縮性流体が想定されます。
流れの種類
さまざまな種類の流体運動は次のように分類できます。
1.乱流と層流
2.回転と非回転
3.定常と不安定
4.均一と不均一。
MVS シリーズ軸流ポンプ AVS シリーズ斜流ポンプ (垂直軸流および斜流水中汚水ポンプ) は、外国の最新技術を採用することによって成功裏に設計された最新の製品です。新しいポンプの容量は古いものより 20% 大きくなります。従来品に比べて効率が3～5%向上しました。
乱流と層流。
これらの用語は、流れの物理的性質を説明します。
乱流では、流体粒子の進行は不規則で、一見無計画に位置が入れ替わります。個々の粒子は変動の影響を受けます。速度を調整することで、動きが直線的ではなく渦を巻いて曲がりくねったものになります。染料を特定の点に注入すると、染料は流れ全体に急速に拡散します。たとえば、パイプ内の乱流の場合、あるセクションでの速度を瞬間的に記録すると、図 1(a) に示すようなおおよその分布が明らかになります。通常の測定器で記録される定常速度は点線で示されており、乱流は一時的な定常平均に非定常変動速度が重畳されることによって特徴づけられることが明らかです。
図1(a) 乱流
図1(b) 層流
層流では、すべての流体粒子が平行な経路に沿って進み、速度の横方向の成分は存在しません。規則正しい進行では、各パーティクルは、逸脱することなく、その前にあるパーティクルのパスを正確にたどります。したがって、染料の細いフィラメントは拡散せずにそのまま残ります。層流(図1b)では乱流よりもはるかに大きな横方向速度勾配が存在します。たとえば、パイプの場合、平均速度Vと最大速度V max の比は乱流では0.5、0です。 ,05 層流あり。
層流は、低速で粘性の高い緩慢な流体に関連しています。パイプラインや開水路の水力学では、固体境界の近くに薄い層流層が残りますが、速度はほぼ常に乱流を確保するのに十分な速さです。層流の法則は完全に理解されており、単純な境界条件については速度分布を数学的に解析できます。乱流はその不規則な脈動の性質により、厳密な数学的処理を無視しており、実際の問題を解決するには、経験的または半経験的な関係に大きく依存する必要があります。
型番：XBC-VTP
XBC-VTP シリーズ垂直長軸消火ポンプは、最新の国家規格 GB6245-2006 に従って製造された一連の単段、多段ディフューザー ポンプです。また、米国防火協会の規格を参考に設計を改良しました。主に石油化学、天然ガス、発電所、綿織物、埠頭、航空、倉庫、高層ビルなどの産業における消火用水の供給に使用されます。船舶、海水タンク、消防船、その他の補給場面にも適用できます。
回転流れと非回転流れ。
各流体粒子がそれ自身の質量中心の周りに角速度を持っている場合、流れは回転していると言われます。
図 2a は、直線の境界を通過する乱流に関連する典型的な速度分布を示しています。不均一な速度分布により、もともと垂直な 2 つの軸を持つ粒子は、わずかな回転で変形を受けます。図 2a では、円形の流れが生じます。
速度は半径に正比例してパスが描画されます。粒子の 2 つの軸が同じ方向に回転するため、流れは再び回転します。
図2(a) 回転流
流れが非回転であるためには、直線境界に隣接する速度分布が均一でなければなりません(図2b)。円形経路の流れの場合、非回転流れは、速度が半径に反比例する場合にのみ関係することが示されます。図 3 を一見すると、これは間違っているように見えますが、詳しく調べると、2 つの軸が反対方向に回転しているため、初期状態から変わらない軸の平均的な向きを生み出す補償効果があることがわかります。
図2(b) 非回転流れ
すべての流体には粘性があるため、実際の流体の低回転は決して真の回転ではなく、層流は当然ながら高度に回転します。したがって、非回転流れは、乱流の多くの場合、回転特性が無視できるほど重要ではないという事実がなければ、学術的にのみ興味深いであろう仮説的な条件です。これは、前に参照した古典的な流体力学の数学的概念を使用して非回転流れを解析できるため便利です。
モデル番号：ASN ASNV
ASN型およびASNV型ポンプは、単段両吸込分割渦巻きケーシング渦巻ポンプで、上水道、空調循環、建築、灌漑、排水機場、発電所、工業用水供給システム、消防などの使用済みまたは液体の輸送に使用されます。システム、船舶、建物など。
安定した流れと不安定な流れ。
任意の点の条件が時間に関して一定である場合、流れは安定していると言われます。この定義を厳密に解釈すると、乱流は決して真に安定したものではないという結論に至るでしょう。しかしながら、本目的のためには、一般的な流体の動きを基準とし、乱流に伴う不規則な変動を二次的な影響としてのみ考えることが便宜である。定常流の明らかな例は、導管または開水路内の一定の排出です。
必然的に、条件が時間とともに変化する場合、流れは不安定になるということになります。非定常流れの例としては、導管または開水路内の変動する排出が挙げられます。これは通常、定常的な放電に続く、またはその後に起こる一時的な現象です。その他のおなじみ
より周期的な性質の例としては、波の動きや、潮流における大きな水域の周期的な動きが挙げられます。
水力工学における実際的な問題のほとんどは定常流に関係しています。非定常流れにおける時間変数は解析をかなり複雑にするため、これは幸いです。したがって、この章では、非定常流れの考察は、いくつかの比較的単純なケースに限定されます。ただし、非定常流れの一般的な例のいくつかは、相対運動の原理によって定常状態に戻る可能性があることに留意することが重要です。
したがって、静止した水中を移動する船舶に関する問題は、船舶が静止しており、水が動いていると言い換えることができます。流体の挙動の類似性の唯一の基準は、相対速度が同じであることです。繰り返しますが、深海における波動は次のように還元される可能性があります。
観測者が波とともに同じ速度で移動すると仮定することにより、定常状態を推定します。
ディーゼルエンジン垂直タービン多段遠心インラインシャフト水排水ポンプこの種の垂直排水ポンプは主に、腐食なし、温度60℃未満、懸濁物質（繊維、砂を含まない）150 mg / L含有量未満のポンプに使用されます。下水または廃水。VTP型縦型排水ポンプは、VTP型縦型ウォーターポンプの増量とカラーに基づいて、チューブ油潤滑が水に設定されています。60 °C 未満の温度で燻煙することができ、下水または廃水の特定の固体粒子 (鉄くずや細かい砂、石炭など) を含むために送ることができます。
均一な流れと不均一な流れ。
流れの経路に沿ったある点から別の点への速度ベクトルの大きさと方向に変化がない場合、流れは均一であると言われます。この定義に準拠するには、流れの面積と速度の両方がすべての断面で同じでなければなりません。不均一な流れは、速度ベクトルが場所によって変化するときに発生します。典型的な例は、収束または発散する境界間の流れです。
これらの代替的な流れ条件はどちらも開水路水力学では一般的ですが、厳密に言えば、均一な流れは常に漸近的に近づくため、それは近似されるだけで実際には決して達成されない理想的な状態です。条件は時間ではなく空間に関係するため、密閉された流れ(圧力のかかったパイプなど)の場合、流れの定常または非定常の性質とはまったく無関係であることに注意してください。
投稿日時: 2024 年 3 月 29 日