2007年10月07日

層流と乱流

層流(laminar flow)とは、配管の中での流れが、
配管と平行となっているものです。
細かいところで、全ての分子が、同じ向きとは、限りませんが、
その流速分布が、管壁ではゼロであり、配管の中央が最大となる
ような流れのことです。
基本的には、流体の粘性が、流れの摩擦となり、それが流れを
決定する場合であるので、粘性流れ、という場合もあります。

乱流(turbulent flow)とは、配管の中で流れの中に
渦ができたり、流れがぐちゃぐちゃな状態です。
基本的に、流れの慣性力が支配的な状態なので、
慣性流れという場合もあります。

で、現実の配管の中は、というとほとんどの場合は、乱流です。
しかし、ある一定以上、配管が真っ直ぐであれば、層流的になります。
バルブにとって、層流や乱流は需要なのか、というと、
実はそれほど重要ではなかったりします。
バルブ自体が、流れにとっては障害物になることもあるので、
その場合には、バルブの1次側(上流)までは層流で、
バルブの2次側(下流)は、乱流になる場合もあります。
バルブの流量係数(Cv値,Kv値)を計算する場合にも、
層流や乱流を意識することはありません。
(ただ、バルブを設計するにあたっては、重要な項目で、
 それによって流せる性能などは、大きく変わってきます。)

むしろ、層流や乱流は、流量計において重要です。
流量計が流量を測定するためには、乱流だとあまり精度がよく
ありません。それは、流れが定常で無いためです。
そのため、層流の方が、流量を測定するのは、一般的に簡単です。
そのため、多くの流量計では、流量計の前後に、一定以上配管を
真っ直ぐにする、直間長が定められています。
といっても、直間長さえあれば、必ず層流になる、
というわけでもありません。
あくまで、流れがなるべく定常になるように、その措置です。

だんだん、話がややこしくなってきましたが…

実は、ビュルケルトの新型比例電磁弁は、他社製品に無いほど、
レンジアビリティーが広く、制御幅が広いのか、
それを説明しようとして、その前段階として、
層流と乱流の話をはじめたのですが…
比例電磁弁の性能向上は、マスフローコントローラ(MFC)の
性能向上にも繋がる、重要な項目なんですけどね。

ブログで、文章だけで説明する自信が無いな…
ってことで、中途半端な記事になっちゃったかな…

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posted by パンダ丸 at 12:20 | Comment(0) | TrackBack(0) | 流体制御に関連した用語集
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