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力F[N]の求め方がわかりません
2023/10/17 13:45
- 断面積が異なる2つの管を連結し、内部を流体で満たす条件で、一定速度V[m/s]で押すのに必要な力F[N]の求め方がわかりません。
- 右側の管の断面積A2[m^2]を小さくしていった際、必要な力F[N]がどのように上昇するのかを求めたいと思っています。
- ご教授ください。
力F[N]の求め方がわかりません。
2009/07/14 13:04
力F[N]の求め方がわかりません。
下図(URL参照)のように断面積が異なる2つの管を連結し、内部を流体(動粘度μ)で満たします。
その際、左側の管の断面積をA1[m^2]、速度をv1[m/s]とし、右側の管の断面積をA2[m^2]、速度をv2[m/s]とします。
このような条件の基で、左側(A1側)の管から、一定速度V[m/s]で流体を押し出す運動を考えたとき、一定速度V[m/s]で押すのに必要な力F[N]の求め方がわかりません。
最終的には、一定速度V[m/s]を変えずに、右側の管の断面積A2[m^2]を小さくしていった際、必要な力F[N]がどのように上昇するのかを求めたいと思っています。
ご教授ください。
説明図
http://geocities.yahoo.co.jp/gl/fangxiao0215
回答 (1件中 1~1件目)
先ず、ベルヌーイの定理を使用し、圧力エネルギーを流速エネルギーに
変換します。v^2/2g + z + P/ρg = 一定[m] であり、単位が同じ
[m]なので、v^2/2g = P/ρgが成り立ち、P = v^2/2g×ρgにて
流速から圧力が求まります。
流速×断面積=流量が求まり、圧力÷断面積=力Fが求まりますので、
計算は可能です。
後は、液体と管の圧力損失、形状が変化している事による形状係数
(圧力損失)、パッキンの抵抗等を加味すれば、実際の押す力F[N]
が求まります。
実際の計算方法は、P = v^2/2g×ρgにて、
吐出側(右側)の流速v2[m/s]を使用して確認します。
p : 圧力でkgf/m^2、g : 重力加速度で9.8m/sec ^2、ρ : 密度kgf/m^3
の単位計算にて。
そして、圧力損失は
? 左側管断面積A1[m^2]から右側管断面積A2[m^2]の変化部分
形状係数で圧力損失を求めます
? 右側管断面積A2[m^2]から吐出部の変化部分
形状係数で圧力損失を求めます
? 左側管断面積A1[m^2]×長さの配管損失(抵抗)を求めます
? 左側管断面積A2[m^2]×長さの配管損失(抵抗)を求めます
?+?+?+?で求め、前述計算のPに加え、P+(?+?+?+?)と
なります。
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