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Swamee-Jain式Darcy摩擦係数計算機

このSwamee-Jain計算機は、円管内の乱流に対する無次元のDarcy摩擦係数を推定します。Reynolds数と、絶対粗さを内径で割った管の相対粗さを入力してください。陽形式を直接評価するため、Colebrook式のような反復解法は不要です。乱流条件と入力物性が既知であれば、圧力損失、損失水頭、ポンプ選定、配管系統の予備検討に結果を利用できます。

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Swamee-Jainの計算結果が示すもの

返される値は、壁面摩擦による圧力損失または損失水頭をDarcy-Weisbach式で求める際に用いる無次元のDarcy摩擦係数です。Fanning摩擦係数ではありません。Darcyの値はFanningの4倍なので、別の式やソフトウェアへ入力する前に定義をご確認ください。Swamee-Jain式は、Colebrook式が陰形式で表す乱流挙動を陽形式で近似します。Reynolds数は慣性力と粘性力の釣り合いを表し、相対粗さは壁面の凹凸を管径と比較します。中程度の乱流域では両方が結果に影響し、Reynolds数が非常に大きくなると粗さの影響が強まります。本計算機は無次元の結果とともに2つの入力値も返すため、算定根拠を確認しやすく、元の値を失わずにより大きな水理計算工程へ引き渡せます。

2つの入力値を準備する方法

平均流速、内径、流体密度、動粘度ではなく粘性係数を用いたReynolds数、または動粘度による等価式から得た値を使用してください。各量の単位整合性が必要です。相対粗さはepsilonをDで割った値で、epsilonは絶対粗さ、Dは内径です。この比は無次元なので、両方を同じ長さ単位で表してください。絶対粗さだけを入力してはいけません。水力学的に滑らかな管では、ゼロまたは十分に小さい相対粗さの推定値を使用します。Swamee-Jain式は層流や不確かな遷移域ではなく乱流向けなので、本計算機ではReynolds数を4,000以上に限定しています。表から粗さを選ぶ場合は、公称径だけでなく、管の経年、付着物、腐食、製造方法、実内径も考慮してください。

工学計算で摩擦係数を使う方法

算出した係数をDarcy-Weisbach関係式へ代入し、分布損失水頭を推定します。一般には摩擦係数、長さと直径の比、速度水頭を乗じます。一貫した単位系で損失水頭に流体の単位体積重量を乗じれば圧力損失を求められます。この結果が扱うのは直管の壁面摩擦です。弁、曲がり、入口、縮小、拡大などの継手には、別途、局所損失係数または相当長が必要です。1回の計算で設計点を確認でき、繰り返し実行すれば候補径、流量、材質、運転条件を比較できます。重要な設計では、適用規格、仕様書、検証済みソフトウェアが求める方法とも比較してください。粗さや流体物性の不確かさも評価する必要があります。APIリクエスト1回の料金は$0.002です。決定論的な計算なので、再現可能な表計算、設計サービス、教育、配管径の自動選定に適しています。

活用例

配管の圧力損失を推定

既知の流動条件についてDarcy-Weisbach計算に必要なDarcy摩擦係数を求めます。

配管材料を比較

Reynolds数と形状が同等な条件で、相対粗さの違いが摩擦へ及ぼす影響を評価します。

ポンプと管径を予備選定

詳細な水理モデルの前に陽形式の計算を繰り返し、候補を絞り込みます。

よくある質問

どの摩擦係数が返されますか？

無次元のDarcy摩擦係数を返します。後段の式がFanning摩擦係数を明示的に要求する場合のみ、4で割ってください。

相対粗さとは何ですか？

絶対粗さepsilonを内径Dで割った値です。両方に同じ長さ単位を使用してください。

層流にも使用できますか？

使用できません。Reynolds数は4,000以上が必要です。円管内の十分に発達した層流では、Darcy摩擦係数は通常64をReynolds数で割って求めます。

Colebrook式を解く場合と同じですか？

完全には同じではありません。Swamee-Jainは陽的近似、Colebrookは通常反復を要する陰形式であり、結果にわずかな差が生じることがあります。

弁や曲がりの損失も含まれますか？

含まれません。直管の分布摩擦のみを表します。継手の損失は適切な局所損失係数または相当長で別途加算してください。

API計算の料金はいくらですか？

APIリクエスト1回の料金は$0.002です。決定論的な計算であり、項目ごとの追加料金はありません。

開発者向け — APIアクセス

このページの機能はすべてAPIからも利用できます。自社システムに組み込みたいチーム向けのセクションです。それ以外の方は上のツールをそのままお使いください。

エンドポイント

POSThttps://api.kit.forhosting.com/eng/friction-swamee

Bearerトークンで認証し、POST1回でタスクをキューに登録します。結果はWebhookまたは署名付きリンクで受け取れます。

お使いのスタックから呼び出す

curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/eng/friction-swamee \
  -H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
  -H "Content-Type: application/json" \
  -d '{"relative_roughness":0.0002,"reynolds_number":100000}'

const res = await fetch("https://api.kit.forhosting.com/eng/friction-swamee", {
  method: "POST",
  headers: {
    "Authorization": `Bearer ${process.env.KIT_KEY}`,
    "Content-Type": "application/json"
  },
  body: JSON.stringify({
    "relative_roughness": 0.0002,
    "reynolds_number": 100000
  })
});
const { task_id } = await res.json();

import os, requests

res = requests.post(
    "https://api.kit.forhosting.com/eng/friction-swamee",
    headers={"Authorization": f"Bearer {os.environ['KIT_KEY']}"},
    json={
    "relative_roughness": 0.0002,
    "reynolds_number": 100000
},
)
task_id = res.json()["task_id"]

<?php
$res = file_get_contents("https://api.kit.forhosting.com/eng/friction-swamee", false, stream_context_create([
  "http" => [
    "method"  => "POST",
    "header"  => "Authorization: Bearer " . getenv("KIT_KEY") . "\r\nContent-Type: application/json",
    "content" => '{"relative_roughness":0.0002,"reynolds_number":100000}',
  ],
]));
$task = json_decode($res, true);

body := bytes.NewBufferString(`{"relative_roughness":0.0002,"reynolds_number":100000}`)
req, _ := http.NewRequest("POST", "https://api.kit.forhosting.com/eng/friction-swamee", body)
req.Header.Set("Authorization", "Bearer "+os.Getenv("KIT_KEY"))
req.Header.Set("Content-Type", "application/json")
res, _ := http.DefaultClient.Do(req)

リクエスト例

{
  "relative_roughness": 0.0002,
  "reynolds_number": 100000
}

レスポンス例

{
  "task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
  "type": "eng.friction_swamee",
  "status": "queued",
  "_links": {
    "result": "/tasks/tsk_…/result"
  }
}

非同期APIです。task_idは即時に返ります。ポーリングは1秒あたり1リクエストまでです。

料金

1リクエストあたり$0.002

単価はすべて公開しています。トークン換算や独自クレジットはありません。失敗したタスクは課金されません。

エラー

HTTP	コード	意味
`401`	`unauthorized`	APIキーが無効か、指定されていません。Authorizationヘッダーを確認してください。
`402`	`insufficient_balance`	残高が不足しています。チャージ後に再度お試しください。
`404`	`unknown_type`	指定されたタスクタイプは存在しません。タイプ名を確認してください。
`429`	`rate_limited`	リクエストが多すぎます。しばらく待ってから再度お試しください。

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