この記事は検証可能な参考文献や出典が全く示されていないか、不十分です。 （2011年7月 ）
オリフィスとは、薄い壁に開けた流体を流す小さな穴のことで、そのような穴をつけた薄板をオリフィス板 （英語 ：orifice plate）と呼び、流量を板の位置で調節し、また測定にも使われる。一般には、流体を流す円管の中に置き、円盤や円筒の形をした絞りになっているが、測定に使う精密なものでは、形状や計測方法を JIS Z 8762 で定めている。高い圧力損失 を利用して、ショックアブソーバー などにも使われている。
原理 [ 編集] 直径
D
{\displaystyle D}
d
{\displaystyle d}
ベルヌーイの定理 により下流側では圧力が下がる。この前後の圧力 差から流量 を求める。同じ原理を使用して流速を測るものにピトー管 がある。
流量の計測 [ 編集] 流量Q [m3 /s] はオリフィス板前後の差圧 Δp [Pa] から次式で求められる：
Q
=
α
ϵ
A
2
Δ
p
ρ
{\displaystyle Q=\alpha \epsilon A{\sqrt {\frac {2\Delta p}{\rho }}}}
ただし、α（に含まれる流出係数 C ）を求める式にはレイノルズ数 Re D が含まれ、Re D を求めるためには流量Q を知る必要があるため、この式の右辺は直接計算することができない。そのため、流量Q を求めるためにはイタレーション が必要となる。
ここで、
α
=
C
1
−
β
4
{\displaystyle \alpha ={\frac {C}{\sqrt {1-\beta ^{4}}}}}
ϵ
=
1
−
(
0.41
+
0.35
β
4
)
κ
⋅
Δ
p
p
1
{\displaystyle \epsilon =1-{\frac {(0.41+0.35\beta ^{4})}{\kappa }}\cdot {\frac {\Delta p}{p_{1}}}}
膨張補正係数
A
=
π
4
d
2
{\displaystyle A={\frac {\pi }{4}}d^{2}}
絞り 断面、m2 ρ: 流体の密度 、kg/m3
C は流出係数 と呼ばれ(河川学における同名の「流出係数」とは違う意味である)、下記の式により求める。
L 1 < 0.4333 のとき
C
=
0.5959
+
0.0312
β
2.1
−
0.1840
β
8
+
0.0029
β
2.5
(
10
6
R
e
D
)
0.75
+
0.0900
L
1
β
4
1
−
β
4
−
0.0337
L
2
β
3
{\displaystyle C=0.5959\,+\,0.0312\beta ^{2.1}\,-\,0.1840\beta ^{8}\,+\,0.0029\beta ^{2.5}\left({\frac {10^{6}}{Re_{\mathrm {D} }}}\right)^{0.75}\,+\,0.0900L_{1}{\frac {\beta ^{4}}{1-\beta ^{4}}}\,-\,0.0337L_{2}\beta ^{3}}
L 1 ≧ 0.4333 のとき
C
=
0.5959
+
0.0312
β
2.1
−
0.1840
β
8
+
0.0029
β
2.5
(
10
6
R
e
D
)
0.75
+
0.0390
β
4
1
−
β
4
−
0.0337
L
2
β
3
{\displaystyle C=0.5959\,+\,0.0312\beta ^{2.1}\,-\,0.1840\beta ^{8}\,+\,0.0029\beta ^{2.5}\left({\frac {10^{6}}{Re_{\mathrm {D} }}}\right)^{0.75}\,+\,0.0390{\frac {\beta ^{4}}{1-\beta ^{4}}}\,-\,0.0337L_{2}\beta ^{3}}
β
=
d
/
D
{\displaystyle \beta =d/D}
κ：アイゼントロピック指数 （理想気体 では比熱比 に等しく5/3）
p 1 ：オリフィス上流側の圧力取出口の圧力、Pad ：絞り直径, mD ：円管の直径, m
L 1 ：オリフィス板上流面から上流側圧力取出し口までの距離をD で割った値L 2 ：オリフィス板下流面から下流側圧力取出し口までの距離をD で割った値
R
e
D
=
U
D
/
ν
{\displaystyle Re_{\mathrm {D} }=UD/\nu }
D を代表長とするレイノルズ数
U
=
Q
/
(
π
4
D
2
)
{\displaystyle U=Q/\left({\frac {\pi }{4}}D^{2}\right)}
ν ：流体の動粘性係数 、m2 /s
参照 [ 編集]
