力Ｆ［N］の求め方がわかりません。

質問

力Ｆ［N］の求め方がわかりません。
下図（ＵＲＬ参照）のように断面積が異なる2つの管を連結し、内部を流体（動粘度μ）で満たします。
その際、左側の管の断面積をＡ1[m^2]、速度をv1[m/s]とし、右側の管の断面積をＡ2[m^2]、速度をv2[m/s]とします。
このような条件の基で、左側（Ａ1側）の管から、一定速度Ｖ[m/s]で流体を押し出す運動を考えたとき、一定速度Ｖ[m/s]で押すのに必要な力Ｆ[N]の求め方がわかりません。
最終的には、一定速度Ｖ[m/s]を変えずに、右側の管の断面積Ａ2[m^2]を小さくしていった際、必要な力Ｆ[N]がどのように上昇するのかを求めたいと思っています。
ご教授ください。

説明図
http://geocities.yahoo.co.jp/gl/fangxiao0215

回答No.1

noname#230359

先ず、ベルヌーイの定理を使用し、圧力エネルギーを流速エネルギーに
変換します。ｖ^2/2ｇ ＋ z ＋ P/ρg ＝ 一定[m] であり、単位が同じ
[m]なので、ｖ^2/2ｇ ＝ P/ρgが成り立ち、P ＝ ｖ^2/2ｇ×ρgにて
流速から圧力が求まります。
流速×断面積＝流量が求まり、圧力÷断面積＝力Ｆが求まりますので、
計算は可能です。
後は、液体と管の圧力損失、形状が変化している事による形状係数
（圧力損失）、パッキンの抵抗等を加味すれば、実際の押す力Ｆ［N］
が求まります。

実際の計算方法は、P ＝ ｖ^2/2ｇ×ρgにて、
吐出側（右側）の流速v2[m/s]を使用して確認します。
p : 圧力でkgf/m^2、g : 重力加速度で9.8m/sec ^2、ρ : 密度kgf/m^3
の単位計算にて。
そして、圧力損失は
? 左側管断面積Ａ1[m^2]から右側管断面積Ａ2[m^2]の変化部分
　 形状係数で圧力損失を求めます
? 右側管断面積Ａ2[m^2]から吐出部の変化部分
　 形状係数で圧力損失を求めます
? 左側管断面積Ａ1[m^2]×長さの配管損失（抵抗）を求めます
? 左側管断面積Ａ2[m^2]×長さの配管損失（抵抗）を求めます
?＋?＋?＋?で求め、前述計算のPに加え、P＋（?＋?＋?＋?）と
なります。

参考URL：

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%99%E3%83%AB%E3%83%8C%E3%83%BC%E3%82%A4%E3%81%AE%E5%AE%9A%E7%90%86 http://www.eco.zaq