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平均流速とは?1分でわかる意味、求め方、単位、流速との関係

平均流速(へいきんりゅうそく)とは、水路に流れる水の流速を平均化した値です。流速は、接する壁との摩擦で減速します。その他、水路内のある点ごとに流速は違います。それらの流速を平均化し「断面内の流速」とすれば、計算が簡単で扱いやすいです。なお平均流速を求める公式に、マニングの公式などがあります。


今回は平均流速の意味、求め方、単位、流速との関係について説明します。

マニングの公式とは?1分でわかる意味、径深、粗度係数、勾配、平均流速の公式との関係

流速とは?1分でわかる意味、単位、平均流速との関係、マニングの公式

平均流速とは?流速との関係

平均流速(へいきんりゅうそく)とは、水路に流れる水の流速を平均化した値です。下図をみてください。平均流速と流速の違いを示しました。


図 流速と平均流速の違い


水路に流れる水は、ある点ごとに流速が違います。例えば、水路の壁に接する水は摩擦の影響で減速し、流速は遅くなるのです。


ある点の流速を知るのも重要ですが、実用的ではありません。例えば水道管に流れる水の流速を知りたいのに、「ある点ごとの水粒子の流速」を計算する必要は無いですよね。


よって、断面内の流速を平均化することで「計算を簡単に、扱いやすく」したものが平均流速です。


平均流速を求める式として、マニングの公式が有名です。マニングの公式は実験式ですが、非常に高い精度で平均流速が算定できます。※マニングの公式の詳細は下記が参考になります。

マニングの公式とは?1分でわかる意味、径深、粗度係数、勾配、平均流速の公式との関係

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平均流速の求め方

平均流速を求める公式に、


マニングの公式

シェジーの公式

クッタの公式


があります。上記の公式は、計算が簡単で精度が良いため、実用的な公式として使います。特にマニングの公式は「流速公式の王様」と呼ばれます。マニングの公式、シェジーの公式など下記が参考になります。

マニングの公式とは?1分でわかる意味、径深、粗度係数、勾配、平均流速の公式との関係

シェジーの公式とは? 【近日公開予定】

平均流速の単位

平均流速の単位は


m/s

cm/s


など流速の単位と同じです。単位時間(1秒)当たりの距離で表します。

まとめ

今回は平均流速について説明しました。意味が理解頂けたと思います。平均流速は、水路などの断面内の流速を平均化した値です。水路では壁際の流速は遅くなります。また、水粒子の流速は測定点ごとに違います。それらの値を平均化し、計算しやすく扱いやすくした値が平均流速です。流速との違い、平均流速を求める公式も併せて勉強しましょう。下記が参考になります。

流速とは?1分でわかる意味、単位、平均流速との関係、マニングの公式

マニングの公式とは?1分でわかる意味、径深、粗度係数、勾配、平均流速の公式との関係

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