ベンチュリ

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この項目では、流体力学のベンチュリ効果について記述しています。ベンチュリについては「ベンチュリ (曖昧さ回避)」をご覧ください。

ベンチュリ計の図。"1"での圧力は"2"よりも高い。"2"での流速は"1"よりも高い。

ベンチュリ効果（Venturi effect）は、流体の流れを絞ることによって、流速を増加させて、低速部にくらべて低い圧力を発生させる機構である。イタリアの物理学者ジョヴァンニ・バッティスタ・ヴェンチュリ（Giovanni Battista Venturi）にちなむ。ベンチュリ効果を応用した管をベンチュリ管（Venturi tube）、計測器をベンチュリ計（Venturi meter）という。

連続の式から、流量が一定のとき流れの断面積を狭くすると流速は増加する。流体が非圧縮性であるとき、すなわち密度が一定であるとき、右の図で $v_2=\frac{A_1}{A_2}v_1$ となる。

ベルヌーイの定理から流速が高くなると圧力は低くなる。液体を扱う場合として、ガソリンを吸入するエンジンのキャブレター、霧吹き、エアブラシ等につかわれている。

[編集] ベンチュリ計による流量の計測

ベンチュリ管は流量の計測にも用いられる（ベンチュリ計）。流量の計測では絞る前の部分（図の点"1"）と絞り部（図の点"2"）の圧力を測定し、各断面の断面積が既知であるなら、連続の式とベルヌーイの定理から理論的に流量が求められる。

ここで、流体は非圧縮性で密度は $ρ =$ 一定とし、定常流とする。絞る前の管の断面積・流速・圧力・水頭をそれぞれ $A 1, v 1, p 1, z 1$ 、絞り部の管の断面積・流速・圧力・水頭をそれぞれ $A 2, v 2, p 2, z 2$ 、流量を $Q$ 、重力加速度を $g$ とすると、次の式が成り立つ。

$\frac{p_1}{\rho} + \frac{{v_1}^2}{2} + gz_1 = \frac{p_2}{\rho} + \frac{{v_2}^2}{2} + gz_2$ 　（ベルヌーイの定理）

連続の式より $Q = A 1 v 1 = A 2 v 2$ であるから、上の式に $v_1 = \frac{Q}{A_1}, v_2 = \frac{Q}{A_2}$ を代入し、また管路が水平とすれば $z 1 = z 2$ であり、点1と点2での差圧を $h = \frac{(p_1 - p_2)}{\rho g}$ と置けば、上の式は流量 $Q$ について次のようになる。