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全水頭とは？1分でわかる意味、求め方、単位、ピエゾ水頭、圧力水頭との関係
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全水頭（ぜんすいとう）とは、位置水頭と速度水頭、圧力水頭を合計した水頭です。また、水路を通るどの位置でも全水頭は等しいという法則を「エネルギー保存の法則」といいます。ただし実際の流体（水など）は摩擦などの影響によりエネルギーの損失が生じます（損失水頭）。今回は全水頭の意味、求め方、単位、ピエゾ水頭、圧力水頭との関係について説明します。ピエゾ水頭、圧力水頭の詳細は下記も参考になります。
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圧力水頭とは？1分でわかる意味、公式と求め方、計算、圧力エネルギーとベルヌーイの定理
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全水頭とは？
全水頭（ぜんすいとう）とは、水の持つ全エネルギーを水頭で表したものです。具体的には下記を合計します。
全水頭＝位置水頭+速度水頭+圧力水頭
下図に全水頭と各水頭を示しました。
※上記のように流体（水）のエネルギーは、剛体と違い「圧力によるエネルギー」を考慮する必要があります。圧力水頭の詳細は下記が参考になります。
圧力水頭とは？1分でわかる意味、公式と求め方、計算、圧力エネルギーとベルヌーイの定理
ただし、実際には水には粘性があるため、摩擦などの影響でエネルギーが損失します。下図をみてください。A点よりもB点の方が、水頭が下がりました。この損失した水頭を「損失水頭」といいます。
詳細は下記が参考になります。
全水頭の求め方
全水頭は下式で求めます。
H＝位置水頭+速度水頭+圧力水頭=z+( v^2/2g) +( p/ρg)
zは位置水頭、ｖは流速、ｇは重力加速度、ｐは水圧、ρが水の密度です。
全水頭の単位
全水頭の単位は
cm
m
です。水頭なので長さの単位を使います。
全水頭とピエゾ水頭の関係
ピエゾ水頭とは、位置水頭と圧力水頭を合計したものです。よって下式で計算します。
ピエゾ水頭＝位置水頭+圧力水頭=z+( p/ρg)
動水勾配やエネルギー勾配の算出で、上記の違いが関係します。詳細は下記が参考になります。
動水勾配とは？1分でわかる意味、求め方、単位、エネルギー勾配との違い
エネルギー勾配とは？1分でわかる意味、求め方、単位、動水勾配との違い
まとめ
今回は全水頭について説明しました。意味が理解頂けたと思います。全水頭とは、水の持つ全エネルギーを水頭で表したものです。具体的には、位置水頭と速度水頭、圧力水頭を合計した値です。各水頭の計算方法など下記も勉強しましょう。
圧力水頭とは？1分でわかる意味、公式と求め方、計算、圧力エネルギーとベルヌーイの定理
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- 名前 ハナダユキヒロ/MITUME lab主宰.（筆者のコラムはこちら）
- 2010年 弊サイトを開設
- 2010～2017年 国立大学大学院修了
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