簡易流路設計シミュレータ

使い方

1. 上の「例を読み込む」から、直列2本、並列2本、ポンプで高所へ送る、ループの4つが選べます。数字を変えると、その場で計算し直されます。
2. 置く：自分で作るときは、「貯水槽」「分岐点」「ポンプ」を選んで盤をクリック（タップ）します。貯水槽は水面の高さが決まっているので、基準として1つは要ります。
3. つなぐ：「選ぶ・動かす」のまま、点の横に出る「＋」から引いて、ほかの点の上で離すと、管でつながります（緑の輪と「離すと、管でつながる」が目印）。空いた所で離すと、そこに分岐点を置いてつなぎます。スマホでは、点をタップすると「＋」が出ます。「管でつなぐ」を選んで、はじめの点と終わりの点を順にクリックしてもつなげます。
4. メニュー：点をクリックすると「ここから管をつなぐ」「この点を消す」、管をクリックすると「向きを入れ替える」「この管を消す」が、盤の上に出ます。
5. 値を入れる：点や管をクリックすると、右の欄（スマホは盤の下）に値が出ます。内径は mm、長さは m、流量は L/min で入れられます。欄の右の選択で、単位は変えられます。
6. 管の色は、「流速」「損失水頭」「単位長さあたりの損失」から選べます。太さは流量で、流れの向きに、白い点が動きます。
7. 下の「途中の計算」は、選んだ管の流速・レイノルズ数・摩擦係数・損失水頭を、式、数字を入れた式、答えの順に出します。

できること・できないこと

• できること：定常（時間で変わらない）流れの、管路網の計算です。貯水槽の水面の高さ、ポンプの揚程、分岐点から取り出す流量を決めると、各管の流量と、各点の全水頭・圧力が出ます。直列・並列・ループをつなげます。
• 前提：水（密度 1000 kg/m³、動粘性係数 1.0×10⁻⁶ m²/s。20 ℃ごろ）が、管いっぱいに満ちて流れる、非圧縮・単相の流れです。空気や泡、水以外の液体、温度による水の性質の変化は入れていません。
• 摩擦損失：ダルシー・ワイスバッハの式です。摩擦係数は、Re が 2300 未満なら 64/Re、4000 以上なら Swamee-Jain の式（Colebrook の式の近似）で、そのあいだは両端を直線でつなぎました。
• 簡易であること：曲がり・弁・継手・急な太さの変化などの局所損失は、「同じ損失になる直管の長さ（等価長）」を自分で入れる方式です。値を調べて入れてください。ポンプは、流量によらず揚程が一定です（実物は、流量が増えると揚程が下がる性能曲線を持ちます）。
• できないこと：非定常（水撃・立ち上がり）、気泡やキャビテーションの発生判定、空気だまり、弁の開度による調整、ポンプの性能曲線との交点（運転点）、管の肉厚や強度の計算。圧力がマイナスになったときは注意を出しますが、実際に起きるかどうかは判定していません。
• これは流れの考え方をつかむための道具です。設計の最終判断には使えません。実際の配管では、規格の値と、メーカーの性能曲線を使って確かめてください。

関連する単元

水を満たした配管は、重みで支えのあいだがたわみ、中の圧力は管の壁に応力を生じさせます。材料力学の単元と、リンク機構のツールもあわせて見てください。