流体力学の基礎｜ベルヌーイの定理・レイノルズ数・圧力損失

流体力学の基礎｜ベルヌーイの定理・レイノルズ数・圧力損失

流体力学は配管設計・ポンプ選定・空気力学・熱交換器設計など、広い分野で必要な基礎知識です。実務でよく使う概念をわかりやすく解説します。

ベルヌーイの定理

「静圧＋動圧＋位置圧＝一定」

P + ½ρv² + ρgh = const

流速が速くなると圧力が下がる原理。翼の揚力・ピトー管・ベンチュリ流量計の原理がこれです。

レイノルズ数（Re）

Re = ρvD/μ（ρ:密度、v:流速、D:代表長さ、μ:粘度）

Re < 2,300：層流（整然とした流れ）。Re > 4,000：乱流（複雑な流れ）。乱流は圧力損失が大きいが、熱伝達が良い。

配管の圧力損失

ダルシー-ワイスバッハ式：ΔP = f × (L/D) × ½ρv²

配管長さ・直径・流速・摩擦係数が圧力損失を決定します。実務では直管損失に加えて、バルブ・エルボ・継手の局所損失も計算が必要です。

まとめ

流体力学の実務応用では「単純化した手計算」と「CFD（数値流体力学）シミュレーション」の使い分けが重要。まず手計算でオーダーを把握し、詳細設計でCFDを活用する流れが効率的です。