静水圧(せいすいあつ)

静水圧は構造解析、流体解析ともに用いられる用語です。

まず、構造解析における静水圧について解説します。
構造解析では2つの意味があります。

1. 静止した水中にある構造物にかかる一様な圧力
2. 境界条件としての静水圧

1）静止した水中にある物体にかかる一様な圧力

水中にある物体には、全方向から一様な圧力がかかり、その圧力を静水圧と呼びます。

2）境界条件としての静水圧

CAEソフトによっては、水深に応じた水圧を負荷できる機能を持つものがあり、この機能のことを「静水圧」と表記している場合があります。
この条件では、水圧は水深の関数となり、水深が深くなるほど圧力も高くなります。

なお、静水圧と静水圧応力は混同されることがあるため注意が必要です。

静水圧応力は平均応力や平均垂直応力とも呼ばれ、以下のように定義されます。
通常、記号σ _m で表記されます。

静水圧pと静水圧応力σ _m は以下の関係があります。
応力は引張が正であるため、符号が逆になります。

次に、流体解析における静水圧について解説します。

流体解析における静水圧とは、流体に外力として重力が加わった場合の圧力で、ベルヌーイの式を圧力によって表現した以下の式の、左辺第三項にあたります。
流体の密度に重力加速度と水深をかけたものになりますので、水深が深いほど大きな力になります。

解析で静水圧を考慮したい場合は、重力の考慮（設定）が必要となります。

一般的に使用される単位

• SI単位系では Pa（パスカル）
• 長さの単位をミリメートルとしたときは MPa（メガパスカル）

Ansysにおける取扱い

• Ansysの静水圧応力結果はHPRESと略して表記されることがあります。
• Ansys FluentおよびAnsys CFXでは、解析結果として静水圧を確認することが可能です（解析条件として重力の設定を行う必要があります）。

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