令和6年度 建設部門Ⅲ-19は、エネルギー線と動水勾配線の図から、4つの区間が何の水頭かを選ぶ設問です。

この問題のポイント

図は下から順に、基準面・流線・動水勾配線・エネルギー線の4本で区切られています。

下から位置水頭・圧力水頭・速度水頭と積み上がり、一番上に損失水頭が乗ります。

※ 問題文と選択肢そのものは、公益社団法人 日本技術士会が公開している公式PDFで確認できます。

正答：選択肢1（最も適切な語句の組合せ）

＞ この論点をやさしく解説：ベルヌーイの定理で管の途中の圧力を出す｜答えは負圧になる

各選択肢の正誤

組合せのどこが入れ替えてあるかを1行ずつ確かめます。

選択肢1のポイント（ここが誤り）

★エネルギー線が下がった分が損失水頭で、これは断面Ⅰの全水頭から失われた量です。

線の意味から順に読む

動水勾配線は、位置水頭と圧力水頭を足した高さを結んだ線です。エネルギー線は、それに速度水頭を足した高さを結んだ線です。

だから2本の線の間隔がそのまま速度水頭です。断面積が減って流速が上がる区間では、この間隔が広がります。

2列で絞る手順

d列は流線と基準面の間なので位置水頭です。d列が位置水頭なのは選択肢1と選択肢2だけです。

b列はエネルギー線と動水勾配線の間なので速度水頭です。選択肢2はb列が圧力水頭になっているので落ち、選択肢1が残ります。

エネルギー線が下がる理由

粘性流体では管壁の摩擦などでエネルギーが失われます。そのためエネルギー線は流れの下流側に向かって必ず下がります。

上がることはないので、図でエネルギー線が右下がりになっているのは正しい形です。下がった量の合計が損失水頭です。

覚え方

• 動水勾配線＝位置水頭＋圧力水頭、エネルギー線＝それに速度水頭を足したもの
• 2本の線の差が速度水頭
• エネルギー線が下がった分が損失水頭

理解度チェック

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