ベルヌーイの定理
ベルヌーイの定理は、流れが一定で水のように縮みにくい流体では、速度によるエネルギー、圧力によるエネルギー、高さによるエネルギーの和が同じになるという考え方です。配管や水路で圧力低下や流速の変化を読む基礎になります。
セクション別の図解
高低差のある送水管路の横に技術者が立ち、管の高い所と低い所でベルヌーイの式を当てる位置が強調されています。
ベルヌーイの定理は、水の流れが持つエネルギーを、速度水頭、圧力水頭、位置水頭の 3 つに分けて考える法則です。水が高い場所へ上がる、速く流れる、圧力が高いという状態は、それぞれエネルギーの形が違うだけです。配管設計では、この合計がどう保たれるかを見て、圧力不足や流速変化を予測します。
速度水頭、圧力水頭、位置水頭の 3 列が並び、それぞれが流速、圧力、高さに対応する表として示されています。
3 つの水頭の違いは、エネルギーをどの姿で見ているかです。速度水頭は流れの速さが持つ勢い、圧力水頭は水が押す力、位置水頭は高さによる余力を表します。ベルヌーイの定理では、この 3 つを同じ「水の高さ」に換算して足し合わせ、流れのエネルギーのつり合いとして扱います。
配管に沿って 3 種類の水頭が積み上げ表示され、場所ごとに内訳は変わっても合計線が一定になる様子が示されています。
仕組みは、摩擦などの損失を考えない理想的な流れでは、流体のエネルギーが別の形へ移るだけで全体量は保たれるというものです。管が狭くなって流速が上がると速度水頭が増え、その分だけ圧力水頭が下がることがあります。ベルヌーイの定理は、エネルギー保存を水頭線で見える形にしたものです。
ベルヌーイの定理は、定常な流れで速度、圧力、高さによるエネルギーの和が保たれるという考え方です。流速が増える場所では圧力や高さとの関係が変化します。
関連用語
この用語と関連する用語に進めば、学習が広がります。