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常流と射流の違い★フルード数との関係もかんたん解説

水路

こんにちは、土木学士ちゃんさとです。

 

今回のテーマは水理学で欠かせない【常流と射流の違い】

基本的な水の性質について解説していきます。

それではさっそく参りましょう、ラインナップは目次からどうぞ 🙂

 

この記事を書いた人

名前:ちゃんさと 1992年生まれ
  • 元公務員(土木職)の主婦ブロガー💻
  • 国立大学★土木工学科卒業(学士)
  • 大学卒業後、某県庁の地方公務員(土木職)に合格!7年間はたらいた経験をもつ
  • 現場監督・施工管理の経験あり
  • 1級土木施工管理技士・危険物取扱者(乙)の資格もち
  • 今はブログで土木、土木施工管理技士の勉強方法や公務員のあれこれ、仕事をメインにさまざまな情報を発信中!

 

常流と射流の違いとは?

水路の流れのうち、水深が比較的浅く速度のはやい流れを射流、深い水深でゆっくりした流れを常流とよびます。

だけど速いとかゆっくりって…もっと具体的に教えてほしい
了解です☆流れの速度Vをもう少し厳密に区分してみましょう。

 

たとえば、流れている水路に小石を投げ入れて波を起こしたとします。

この場合、水面を伝わる波の速度Cは、

C=√gh

で計算できます。

hは水深、gは重力加速度(9.8m/s²)です。

 

流れの速度が速いかゆっくりかは、投げ入れた小石で起きるこの波の速度Cを基準にします。

流れの速度Vが、波速Cよりも遅いとき、すなわち

V<√gh

のときが常流

これに対して流れの速度Vが波速Cより速いとき、すなわち

V>√gh

のときが射流です。

ちなみに常流と射流の境界である流れの速度Vと波速Cが等しくなるときを限界流と呼びます。

これらの関係性をまとめるとこんな感じ 🙂

常流 限界流 射流
流れの速度Vが、波速Cよりも遅いとき

V<C(√gh)

流れの速度Vと波速Cが等しくなるとき

V=C(√gh)

流れの速度Vが波速Cより速いとき

V>C(√gh)

 

常流と射流とフルード数

わたしと小鳥と鈴と…みたいなタイトルになっちゃいましたが…(笑)

気を取り直して、常流と射流とフルード数の関係を解説していきます。

 

常流、射流の区別を水路の流れの速さと波速の大小で表しましたが、フルード数とは、流れの速度Vと波速Cの比(無次元量)のことです。

F=V/C=V/√gh

つまり、フルード数Fが1より小さいときは常流、1より大きい場合が射流です。

常流や射流の違いによって、開水路の性質は大きく変わることになります。

 

常流・射流・限界流の波の伝わり方

水のしずく

それぞれの流れについて、波の伝わり方の違いも見ていきましょう。

仮に流れのない水槽に石を投げいれると、波は同心円を描いて周囲に広がっていきます。

常流の場合は心が少しずつずれますが、上下流を含めて周囲に広がります。

これに対して射流の場合は、波は上流側に伝わらず、下流側のみに広がっていくのです。

このとき、波の円に接する線上に、衝撃波が発生しています。

常流・射流・限界流

 

 

以上です。

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興味のある方はぜひご覧ください。

ありがとうございました。

 

 

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