スリットからの流量計算

質問

高さ200ｍの高層ビルの外壁に幅メーター当たり6リットル/秒の雨が降り注ぐとき、外壁の足元から50ｃｍ離れた位置（水上外壁側、勾配1/100）にある幅2ｍｍのスリットから流入する雨量を算出する方法を教えてください

※OKWAVEより補足：「技術の森( 開発・設計)」についての質問です。

回答No.3

ohkawa3 · ベストアンサー

回答(2)再出
前の回答では、地面を流れる水流は、均一な速度分布であると仮定しましたが、実際は次のURLに記載されているとおり、地面に接する部分に摩擦抵抗があるために、流速は均一ではありません。
http://www.asahi-net.or.jp/~YM7K-INUE/openchannel1.htm
また、スリットの上側・下側間に気圧差があれば、流れる水の挙動に影響があると考えられます。

信頼できる結果が必要であれば、流体解析に適したCAEを使うか、水理実験をおこなうなどをお勧めしたいと思います。

お礼

ありがとうございます 助かりました

Powered by GRATICA

回答No.2

ohkawa3

素人計算なので、見当違いの可能性がありますが、もし宜しければ参考になさってください。

次のURLの計算式を使って、幅1mの流路において、流量0.006m^3/s（＝6L/s）で、勾配0.01の場合の水深を求めると、0.0138mになります。（マニング粗度係数を0.013と仮定しました。）
https://cattech-lab.com/science-tools/uniflow-grad/

つぎに、流量0.006m^3/sと水深0.0138mから流速を求めると、0.006m^3/s÷0.0138m＝0.435m/sになります。
0.435m/sの速度で、2mm＝0.002mの幅を通過する時間は、0.002m÷0.435m/s＝0.0046s＝4.6msです。
0.0046sの時間に自由落下する距離は、1/2×g×t^2の式に数値を代入して、1/2×9.8m/s^2×（0.0046s)^2＝0.000104mと求められます。

上記から、0.0138mの水深のうち、0.000104mに相当する分が、2mmのスリットに落下すると考えられそうです。
要するに、6リットル/秒のうち、0.000104m÷0.0138m＝0.00754=7.54％に相当する約0.45リットル/秒が2mmのスリットに落下すると想定すればよさそうです。

スリットの部分では、局部的に粗度が高まるので、流速が低下して水深が増加するので、上記の値よりはある程度多くの割合がスリットに落下する可能性もあるようにも思われます。

いずれにしても素人計算ですので、ご自身で検算なさって、信用できそうか否かをご検討下さるようにお願いします。

お礼

ありがとうございます 検算してみます

Powered by GRATICA

回答No.1

ohkawa3

ご質問の内容を図に表してみました。
ビルの外壁に降り注いだ雨水が、足元の地面を流れ去る際に、2mm幅のスリットからどの程度吸い込まれるかを定量化したいということで宜しいでしょうか？
言い換えれば、6L/秒の降雨のうち、どれほどの割合がスリットに吸い込まれるかということでしょうか？
考え違いがあれば、ご指摘くださるようにお願いします。

降雨は足元の地面にも降り注ぎますので、図示した内容では条件設定が不十分なように思います。

お礼

ありがとうございます 引き続きよろしくお願いします

Powered by GRATICA

補足

ありがとうございます
図の通りです
ちなみに
床に降る雨は3.5mm/min
=3.5/60mm/secです