バンド幅の影響

Fig.3-9 に Case3’〜8’に お け る fbと Re の 関 係 を 示 す ． 図 よ り ， す べ て の ケ ー ス に お い て ，Re の 増 加 に 対 し て fbは ほ ぼ 一 定 で あ り ，fbは Re の 変 化 に 影 響 を 受 け な い こ と が わ か る ． ま た ， す べ て の Re の 増 加 に 対 し て 各 ケ ー ス の fbの 大 小 関 係 は 同 様 で あ っ た ．

0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06

1.E+04 1.E+05 1.E+06

fb

Re Case3'

Case4' Case5' Case6' Case7' Case8'

10⁴ 10⁵ 10⁶

Fig.3-9 損 失 係 数 と レ イ ノ ル ズ 数 の 関 係

（Case3’〜8’）

Fig.3-10 に Case3’〜8’の 結 果 か ら 求 め た ，V0=4.0m/s の 時 の バ ン ド 幅 と fbは の 関 係 を 示 す ．バ ン ド 幅 が 15mm で は fb =0.049 で あ り ，バ ン ド 幅 が 広 く な る に つ れ て fbは 一 定 値 に 収 束 し て い る ． バ ン ド 幅 21mm で は fb

=0.038 で あ り ，バ ン ド 幅 38mm の fb =0.035 よ り わ ず か に 大 き い 値 で あ っ た が ，バ ン ド 幅 50mm で は fb=0.035 で あ り ，バ ン ド 幅 38mm の fbと 同 程 度 で あ っ た ．し た が っ て ，数 値 実 験 で は バ ン ド 幅 38〜50mm で は fbに 差 が な い こ と が わ か っ た ．こ れ は ，漸 縮 に よ り 乱 れ た 流 れ が 漸 拡 に よ り 再 び 乱 さ れ る 前 に 止 水 バ ン ド 上 で 一 様 な 流 れ に 発 達 す る た め に 19mmよ り 長 い 距 離 が 必 要 で あ り ，15mm の 場 合 に は ， 漸 縮 に よ る 流 れ の 乱 れ が 漸 拡 の 乱 れ に 影 響 す る こ と で よ り 大 き な 損 失 水 頭 を 生 じ さ せ た た め と 考 え ら れ る ．し た が っ て ，数 値 実 験 で は バ ン ド 幅 38〜50mm で は ，バ ン ド 幅 の 違 い に よ る 損 失 係 数 へ の 影 響 は な く ，バ ン ド 上 流 側（ 入 口 側 ）と 下 流 側（ 出 口 側 ）で の 断 面 変 化 に よ る 局 所 損 失 は 独 立 し て 評 価 で き る と 考 え ら れ る ．

第 ２ 章 の 水 理 模 型 実 験 で は ， バ ン ド 幅 19mm と 38mm に お け る fbは 0.032 と 0.031 で あ り ，数 値 実 験 の 方 が 水 理 模 型 実 験 よ り fbが 一 定 値 に 収 束 す る ま で の バ ン ド 幅 は 広 く な っ た ． 水 理 模 型 実 験 に お け る バ ン ド 幅 38mm と 50mm で fbに ほ ぼ 差 が な い と い う 結 果 に ， 数 値 実 験 に お け る 結 果 を 補 完 す る と ，バ ン ド 幅 19〜50mm で は ，バ ン ド 幅 の 違 い に よ る fbへ の 影 響 は な い と 考 え ら れ る ．

0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07

0 10 20 30 40 50 60 70

fb

バンド幅(mm)

Fig.3-10 バ ン ド 幅 と 損 失 係 数 の 関 係

（Case3’〜8’）

(2)  止 水 バ ン ド 上 下 流 に お け る 局 所 損 失 の 独 立 性  

Fig.3-11 に V0= 4.0 m/sの 時 の Case3’，4’，8’に お け る 止 水 バ ン ド 周 辺 の 縦 断 方 向 の 圧 力 変 化 を 示 す ． 各 ケ ー ス で は ，バ ン ド 幅 が 38，15，50mm と 異 な る た め ，圧 力 変 動 の 発 生 す る 地 点 が 異 な っ て い る ．し か し ，止 水 バ ン ド 上 流 側 で は 圧 力 変 動 の 傾 向 は ほ ぼ 同 様 で あ り ，一 旦 圧 力 が 大 き く な っ た 後 に 下 が っ て い る ．一 方 ，下 流 側 で は バ ン ド 幅 に よ っ て 圧 力 変 動 の 傾 向 に 違 い が 生 じ て お り ，Case4’は バ ン ド 中 央 よ り 下 流 は 圧 力 が 上 昇 す る だ け で あ る が ，Case3’お よ び 8’は 圧 力 が 一 旦 わ ず か に 下 が っ て か ら 上 昇 し て い る ．Case3’，8’に お け る 圧 力 変 動 が 急 拡 や 漸 拡 に よ る 圧 力 変 動 （ 板 谷 ，1966， 宮 津 ，1939） と 類 似 し て い る こ と か ら ，Case4’の バ ン ド 幅 の 狭 さ が 一 般 的 な 断 面 収 縮 に よ る 圧 力 変 動 と は 異 な る 傾 向 を も た ら し た と 考 え ら れ る ．

Fig.3-12 に V0= 4.0 m/s の 時 の Case3’，4’，8’に お け る 管 内 の 流 速 分 布 を 示 す ． こ こ で は ， 流 れ 方 向 （ 軸 x 方 向 ） の 流 速 を 示 す ．Case3’ で は ， 漸 縮 部 分 で 流 れ が 乱 れ る が ，止 水 バ ン ド の 平 ら な 部 分（ 以 下 ，平 坦 部 と 呼 ぶ ） の 中 央 よ り 下 流 で は ほ ぼ 一 様 な 流 速 分 布 と な っ て い る ． こ れ は

-1,000 -800 -600 -400 -200 0 200 400 600 800 1,000

0.7 0.8 0.9

hx(mm)

距離(m)

Case3' Case4' Case8'

Fig.3-11 止 水 バ ン ド 周 辺 に お け る 縦 断 方 向 の 圧 力 変 動

（Case3’，4’，8’） 止 水 バ ン ド

中 央 地 点

分 布 に な る こ と が わ か る ． 一 方 ，Case4’で は ， 漸 縮 に よ り 乱 れ た 流 れ が 一 様 な 流 速 分 布 に な る 前 に 漸 拡 部 分 に 到 達 し ，Case3’，8’と は 異 な る 流 速 分 布 で あ る こ と が わ か る ．し た が っ て ，バ ン ド 幅 が 38mm よ り 長 い 場 合 に は 平 坦 部 で ほ ぼ 一 様 な 流 速 分 布 が 形 成 さ れ る た め ，バ ン ド 上 流 側 と 下 流 側 に お け る 断 面 変 化 が 独 立 し て お り ，Fig.3-10 に お け る 結 果 が 得 ら れ た と 考 え ら れ る ．

Fig.3-12 止 水 バ ン ド 周 辺 に お け る 縦 断 方 向 の 流 速 分 布

（Case3’，4’，8’）

b) Case4’: w=15mm a) Case3’: w=38mm

c) Case8’: w=50mm

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