All Sensors Pressure Points は、MEMS (Microelectromechanical Systems) 圧力センサーでの設計を簡略化し、よくある落とし穴を避けるためのアプリケーション ヒントです。
Pressure Point 11: Calculating Flow Rate from Pressure Measurements
流体の流れは液体および気体の運動で発生します、圧力センサーは液体の流れの多くの側面を判断するのに、重要な役割を担います。 流体力学は、流体流れに影響を与えるパラメータを理解するための手段を提供します。 以下のセクションのアクティブなリンクで詳細を説明します。
流体力学の基本概念
レイノルズ数（Re）は、流れのパターンを予測するために使用される無次元速度値です。 これは、慣性力 (ρ u L) と粘性力または摩擦力 (μ) の関数です。
粘性流と非粘性流
粘性流はエネルギー損失 (とそれに伴う温度上昇) をもたらしますが、理想流体はエネルギー損失のない非粘性流を持ちます。
層流（定常）対乱流
層流では、粒子の運動は非常に均一/規則的で、エンクロージャの壁に平行な直線になり、非常に予測しやすくなっています。 乱流では、ランダムな動きにより渦が発生するなど、予測しにくい挙動を示すことがある。 層流と乱流が混在する流れは遷移流と呼ばれ、パイプやその他の囲いの中で、囲いの中央部では乱流が、端部では層流が発生します。 粘性の高い流体は層流になりやすく、レイノルズ数は低くなる。
圧縮性流れ、非圧縮性流れ
加える圧力によって密度が変化する圧縮性流れと異なり、非圧縮性流れでは密度は空間的にも時間的にも一定である。 温度一定で非粘性の定常非圧縮性流の資格から始まる。
P + ½ρv2 + ρgy = constant
v = velocity
ρ = 流体の密度
g = gravity
y = height
Venturi effectとは流体が制限されたときに生じる速度の増加のことである。 ベンチュリメータはベルヌーイの方程式を応用したものである。 一般的な制限の種類としては、オリフィスプレート、ベンチュリー管、ノズル、および圧力差を簡単に測定できるあらゆる構造がある
パイプ/チューブ内の流れ。 層流か乱流か、流体の流速、動粘度、レイノルズ数、パイプ内部の粗さ、パイプの直径、長さ、形状など、流体の流れの用途で発生する圧力損失を決定する要因はいくつかある。 オリフィスプレート、ベンチュリー管、ノズルは状況を単純化する。 これらの場合（図1参照）、流れは式：
q = cd π/4 D22 1/2
Where によってΔP（P1-P2）に関連付けられる。
qは流量（m3/s）
cDは吐出係数、面積比＝A2 / A1
P1、P2はN/m2
ρ は液体密度（kg/m3）
D2はオリフィスである。 ベンチュリーまたはノズル内径（m）
p1″> D1は上流および下流配管径（m）
d = D2 / D1直径比
図1.ベンチュリー、ノズル内径（単位:mm）。 ΔPフロー測定の要素。
ピトー管は全圧と静圧の差を利用して、パイプや筐体の中を流れる航空機や流体の速度を計算するものである。 航空機の速度を測定するためのピトー静圧管を図2に示す。
図2. 航空機の速度を測定するためのピトー静圧管またはプランドル管。
ウォーターハンマーとは、流れる流体の速度が急激に低下し、圧力波が管内を往復する時間によって生じる衝撃のことである。 閉じた弁に接触して流速がゼロになったときの圧力は、ジュコウスキー式インパルス方程式で計算されます。
∆P = ρ-c-∆V
in psf
For rigid pipes, the accelerity of the pressure wave or wave speed, c, is found by:
c = √ EB/ρ
where EB is the bulk modules of fluid in psf and ρ is the density of the fluid.また、ρは液体の密度である。
特定用途での測定
医療分野では、呼吸器の問題で、人工呼吸器の流量/制御、分析のための気流測定、例えばスパイロメーター、また治療のための気体や液体の流量測定が必要である。 例えば、スパイロメーターやレスピレーターの差圧は公称4kPa、ベンチレーターでは公称25cmH2Oである。 いずれの場合も、値はかなり低く、圧力測定では、望ましい精度と正確さを達成するために圧力センサーに特別な配慮が必要です。
HVAC
暖房、換気、空調 (HVAC) システムにおけるクリーンで低い電力消費には、適切なエア フィルターと交換が必要なフィルターを特定するために頻繁に監視を行うことが必要です。 通常の動作圧力は、通常0.1～1インチH2Oの範囲です。 米国暖房冷凍空調学会（ASHRAE）の最小効率報告値（MERV値）は、エアフィルターの有効性を測定するものです。 エアフィルターの圧力損失を検知することで、モーターによる無駄な電力消費を抑えることができます。
流体計算およびシミュレーション用ツール
efunda, KAHN, LMNO Engineering, valvias, Pressure Drop Online-Calculator などのオンライン計算ツールは、先に示した計算を実行するための簡単なツールを提供できます。 さらに、流体力学のための高度なシミュレーションツールや、流体に関するより高度で複雑な問題をより深く掘り下げるためのコンサルティングサービスを提供している企業もいくつかあります。 ANSYS、Applied Flow Technology、Autodesk、MathWorks、SOLIDWORKS、その他です。