この教材は旧サイト「ガス主任ハック」（〜2026年5月）で公開していた解説を、2026年7月時点の法令に合わせて更新のうえ再掲載しています。
解説基礎 part5 流体
流体
- 非圧縮性流体
密度が一定（縮まない）な流体 - 定常流
速度ベクトルが時間変化しない流れ - 非定常流
速度ベクトルが時間変化する流れ
動粘度（ν）＝粘度（μ）／密度（ρ）
ν（ニュー）、μ（ミュー）、ρ（ロー）
ν（ニュー）、μ（ミュー）、ρ（ロー）
連続の式
- 連続の式
流れの方向に内径が変化する円管において、各断面を単位時間に通る流体の質量は一定
単位時間の質量流量（密度×断面積×平均流速）＝一定
層流、乱流
- 層流
流体の各粒子がすべて流れの方向にのみ動く流れ
流速分布は放物線状
管壁に接する部分の流速は0、管中心部で最大流速
平均流速は最大流速の1/2 - 乱流
流体の各粒子が流れの方向以外にも速度を持つ流れ（渦など）
流速分布はほぼ均一
平均流速は中心流速の0.8倍 - 層流から流速を上げていくと乱流へ遷移（せんい）する
レイノルズ数
- レイノルズ数
流体の粘性力に対する慣性力の比を表す無次元数
レイノルズ数（Re）= ρ × u × d ／μ
ρ（ロー）：密度 u：流速
d：管の内径 μ（ミュー）：粘度
ρ（ロー）：密度 u：流速
d：管の内径 μ（ミュー）：粘度
また、動粘度（ν）＝粘度（μ）／密度（ρ）のため
レイノルズ数（Re）＝u×d／ν
とも表せる
- レイノルズ数は、管の内径、平均流速、密度に比例し、粘度、動粘度に反比例する
- 臨界レイノルズ数
層流から乱流へ遷移するときの値（約2300）
ベルヌーイの式
- ベルヌーイの式
流体に関するエネルギー保存則
非圧縮性、非粘性流体の定常流で成立する
ベルヌーイの式によれば運動エネルギー、位置エネルギー、圧力エネルギーの３つの和は保存される
ρ×u2／2＋ρ×ｇ×ｚ＋ｐ＝一定
ρ（ロー）：密度 u：流速
ｇ：重力加速度 z：高さ P：圧力
※ ρ×u2／2＋ρ×ｇ×ｚ＋ｐ＝一定
運動エネルギー
位置エネルギー
圧力エネルギー
ρ（ロー）：密度 u：流速
ｇ：重力加速度 z：高さ P：圧力
※ ρ×u2／2＋ρ×ｇ×ｚ＋ｐ＝一定
運動エネルギー
位置エネルギー
圧力エネルギー
圧力損失
- 層流の圧力損失
平均流速・管の長さに比例
管内径の2乗に反比例
ハーゲンポアズイユの式で表す
- 乱流の圧力損失
平均流速の2乗・管の長さに比例
管内径に反比例
ダルシー・ワイスバッハの式で表す
連続の式
質量流量（Qm）＝ρ×(π×d2／4)×u＝一定
ρ（ロー）：密度 ｄ：管径
u：平均流速 π（パイ）：円周率
※ π×d2／4→ 円の面積
{（d／２）× （d／２） ×π→半径×半径×円周率}
密度（ρ）が一定の場合、体積流量Qｖは
体積流量(Qｖ)=(π×d2／4)
レイノルズ数（Re）
レイノルズ数（Re）= ρ × u × d ／μ
ρ（ロー）：密度 u：流速
d：管の内径 μ（ミュー）：粘度
ρ（ロー）：密度 u：流速
d：管の内径 μ（ミュー）：粘度
手を動かす一問一答（旧サイトのミニテストより）
演習過去問題（旧サイトより）
第1問
流体に関する次の記述のうち、誤っているものはどれか
圧縮性流体とは、密度変化を考慮する必要がある流体である
気体にも粘性は存在し、摩擦抵抗の原因になる
粘度を密度で割った値を動粘度という
【設問の正解】 ベルヌーイの式は、運動エネルギーと位置エネルギーの和が一定に保存されることを示す
ベルヌーイの式は、運動エネルギーと位置エネルギー、圧力エネルギーの和が一定に保存されることを示す
直円管内の流れでは、レイノルズ数がある値以上となると層流から乱流に遷移する
第2問
直円管内の完全に発達した流れに関する次の記述のうち、誤っているものはどれか
断面積が変化する直円管において、各断面を単位時間に通る物体の質量は変わらない
層流における管内の圧力損失は、平均流速に比例する
層流から流速を上げていくと、乱流へ遷移する
層流の速度分布は放物線であり、管中心で最大速度になる
【設問の正解】 乱流における管摩擦係数は、管壁面の粗さに依存しない
乱流における管摩擦係数は、管壁面の粗さに依存しない→依存する
第3問
直円管内の完全に発達した流れに関する次の記述のうち、誤っているものはどれか
【設問の正解】 層流における管内の圧力損失は、平均流速の2乗に比例する
層流における管内の圧力損失は、平均流速の2乗に比例する→平均流速に比例する
レイノルズ数、平均流速、管内径、動粘度から求めることができる
臨界レイノルズ数は、層流から乱流へ遷移するときの値である
層流での速度分布は、放物線であり、管中心で最大速度になる
乱流における摩擦係数は、レイノルズ数や管壁面の粗さに依存する
第4問
流動に関する次の記述のうち、誤っているものはどれか
レイノルズ数は無次元数であり、流体の粘性力に対する慣性力の比を意味する
層流から流速を上げていくと乱流へ遷移する
【設問の正解】 ベルヌーイの式は圧力エネルギーと位置エネルギーの和が一定に保存されることを示す
ベルヌーイの式は圧力エネルギーと位置エネルギー及び運動エネルギーの和が一定に保存されることを示す
オリフィスメーターは測定に現れた圧力差の大部分が下流において回復されずに損失となることが欠点である
ベンチュリメーターは圧力損失の大部分は下流で回復する利点があるが、値段が高く場所をとるという欠点がある
第1問
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第2問
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第3問
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