JPH09504855A

JPH09504855A - 作業媒体の移動を決定する方法、及び同作業媒体のための流動構造を設計する方法

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Publication number: JPH09504855A
Application number: JP7512885A
Authority: JP
Inventors: エス．マイソチェンコ、ヴァレリ; エー．アルシリ、ヴァシリ
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-10-28
Filing date: 1994-10-28
Publication date: 1997-05-13
Also published as: NO961701L; CA2174846A1; EP0727073A1; EP0727073A4; WO1995012160A3; US5812423A; NO961701D0; WO1995012160A2; AU8129394A

Abstract

(57)【要約】例えば流体や気体である作業媒体は、速度を加えることにより例えば配管のように制限された空間内を移動する。作業媒体が移動する前に移動する作業媒体の動的工程の波長が算出され、その後に作業媒体が制限された空間内へ供給される。制限された空間の特徴的領域における特徴的直径は、移動する作業媒体の波長に基づいて算出される。抵抗の可能な最高減少を達成するため、開示されている作業媒体を移動させる方法を利用する際、制限された空間の特徴的領域における特増加を達成するため、開示されている作業媒体を移動させる方法を利用する際、制限された空間の特徴的領域における特徴的直径の値は以下の数式、め、開示されている作業媒体を移動させる方法を利用する際、制限された空間の特徴的領域における特徴的直径の値は以下の数式、d₁＝n×λから算出され、ここにおいて、d₁は制限された空間の特徴的直径を示し、ら算出され、必要な制限された空間の特徴的直径を示し、λは作業媒体の波を示す。

Description

【発明の詳細な説明】作業媒体の移動を決定する方法、及び同作業媒体のための流動構造を設計する方法技術分野本発明は任意の形状をなすパイプ、即ち導管と、不規則な複合横断面を備えた空間とに代表される各種の制限された空間内における気体または液体等の各種作業媒体（Working media）の流動を最適化する技術に関する。この技術は各種の流動システムの設計及び利用において効果的な使用が可能である。発明の背景日常生活における便利さ及び必要性を考えた場合、導管等の流体流動構造（Fl uid flow structure）が果たす役割は大きい。例えば、家庭で使用される全ての水はパイプを通じて送られる。これにより、水を必要な時に必要な場所で利用できる。更に、家庭から出されるほぼ全ての水は希釈された廃液として別の種類の導管である下水管を通って流出する。家庭での利用に加えて、農産物の加工と、鋼鉄及び紙を含む耐久材の製造とを含む各種産業分野では莫大な量の水が消費されている。これらの製造工程で使用される全ての水は配管系を通って移送される。米国の石油産業だけでも、数十億立方フィートのガスの他に数千万バーレルの液相石油が毎日パイプラインを通じて移送されている。前記の例における主な目的は流体の移送である。流動をプロセスのうちの必要不可欠な第２の部分とする多数の用途が存在する。例えば、加熱及び換気設備並びに発電所では、エネルギーを１つの位置から別の位置へ移送するために流体を循環させる導管内の流動を利用している。配管系は機械の運転制御にも広範に使用されている。一般的に、流動気体または流動液体等の流動する作業媒体のエネルギーは以下のベルヌーイ方程式によって表される。この式における各符号の意味は以下の通りである。 e …流動の比エネルギーｚ…位置エネルギー（Position energy）Ｐ…静水圧 ρ…作業媒体の密度Ｖ…作業媒体の速度ｇ…重力加速度ｈ_w…抵抗に打ち勝つためのエネルギー（Energy expended to overcome resista nce）（１９８９年にキエフ・リード出版社（Kiev Lead Publishers）から出版されたボルシャコフ・ブイ．エイ．（Bolshakov V.A.）及びポポフ・ブイ．エヌ．（Po pov V.N.）による応用流体力学の６３頁を参照）一般的に、作業媒体の移動中における抵抗に打ち勝つためのエネルギー（ｈ_w ）は浪費エネルギー、即ち熱エネルギーへ変換される機械エネルギーである。従って、作業媒体の移送に要する浪費エネルギーを削減すること、即ちｈ_wの値を最小限に抑制することは効果的である。ロシア科学アカデミーの会員であるディー．ベルヌーイが１７３８年に確立した前記の式（１）は現在でも流体力学の基本方程式として使用されている。ニュートン方程式の古典的な表現である乱流の流体力学パラメータを平均するメカニズムの使用は、流体の移動の物理法則を各種の技術用途において説明するのに十分であると未だに考えられている。ベルヌーイの方程式はエネルギー保存の法則を数学的に表しており、これは作業媒体の移送の物理プロセスの説明に関する巨視レベル（Macroscopic level）に対応している。乱流の分野における過去３０年間の調査は流動の高いレベルの秩序性を示してきた。しかし、乱流内における微動は移動の集団に対する統計的平均の方法（St atistical averaging methods of the total ensemble of movements,taken asa whole）の妥当性に疑問を投げかけている。各種の技術的実現の基礎をなす従来の幾つかの考えの見直しが既に行われている。この例としては、管壁の粗さが減少した状態において、作業媒体の移動中に粘性体が存在することを示す仮説が挙げられる。（１９８１年に発行された流体力学年報（Ann.Rew.Fluid Mech.）第１３巻４５７〜５１５頁に記載されているカントヴェル・ビー．ジェー．（Cantwell B.J.）による“乱流内における秩序をともなう移動”、または１９８４年にモスクワで発行された平和（Mir）と称される書籍の６頁に掲載されたニコラフスキー・ブイ．エヌ．（Nikolayevsky V .N.）による“渦及び波の力学”を参照）。超流体と称される液体ヘリウム及び各種の金属物質を含む物質が存在する。超流体システムと、普通の作業媒体との違いは超流体が流動の微視的特性（Micros copic features）を大きく変化させ、さらには認識可能な抵抗に直面することなく流動する能力、即ち超流体の移送においてエネルギーを浪費しない能力（温度が特定の遷移温度未満まで低下した際）を獲得し得る点が挙げられる。（１９７４年にノースホラント出版社（North-Holland Publishing Company）から発行されたパターマン・エス．ジェイ．（Putterman S.J.）による超流体流体力学、または１９７８年にモスクワで発行された平和（Mir）と称される書籍の７９頁に記載されているパターマン・エス．による超流体流体力学参照）。パイプ内の流体作業物質の移動に関する従来の抵抗関係に関連して、図１はパＶ…作業物質の速度、ｄ…作業物質の移動が行われる制限された空間の特徴的直径、ｖ…動粘性係数）との関係を示す。この作業媒体の移動に関する抵抗関係はニクラゼが粗いパイプ内における各種パラメータの広範な規則的測定から導き出したものである「内周粗面を有するパイプにおける流体法則（Stromungsgesetze in rauhen Rohren）」（フォルシュング・アルバイツング・インゲノー・ヴェゼン（.Forsch.Arb.Ing.-Wes.）、ＶＤＩ、Ｎ３６１：１９９３年刊）に記載されたニクラゼ・ジェイ．の記述と、１９６９年にモスクワで発行された科学物理数学主論説（Naura（Science）Mainph ysical and Mathematical Literature Editorial）の５７４頁に記載されたシュリティング・ジー．（Schlichting G.）による周辺層説（Marginal Layer Theor y）とを参照）。ニクラゼは実験に円筒パイプを使用しており、同円筒パイプの内壁は特定の粒パイプと、異なる粒度Ｋ_sの砂とを使用することにより１／５００〜１／１５の範囲で変更された。粗プレートの抵抗はニクラゼの実験結果と、プラントル及びシュリティングが提案する計算方法とを用いて算出し得る（プラントル・エル．及びシュリティング・エッチによるDfs Widerstandsgesetz rauhen pletten．Werft，Reederei，H afen 1-4（1934）と、１９６９年にモスクワで発行された科学物理数学主論説（ Naura(Science)Main physical and Mathematical Literature Editorial）の６０６頁に記載するシュリティング・ジー．（Schlichting G.）による周辺層説とを参照）。従来の作業媒体の移送方法における個体表面に対する作業媒体の移動に関する抵抗関係の一般式を以下に示す。この式における各符号の意味は以下の通りである。 C_f…制限された空間内における作業媒体の移動に対する比抵抗（Specific resis tance to the motion of the working media in the restricted space） Re…レイノルズ数ニクラゼの図（図１）及び一般式（２）が示す粗パイプに対する抵抗関係の推論は、エネルギー消失のバックグラウンド・レベルに一致する流体抵抗の最低レベルが最小レベルの粗さを備えた表面を用いることにより実現されるとしている。この結果、最低のエネルギー損失を作業媒体の移送中に実現する場合、抵抗を低減させる必要がある。これは最低レベルの粗さを備えた表面を使用した場合にのみ従来の作業媒体移送の理論に基づいて実現可能である。従って、非常に高い平滑度を備えた表面の提供が必要となる。しかし、非常に高い平滑度を備えた表面を実用的に形成することは不可能であるか、または非常に大きな出費を要する。実際には、中程度の粗さを備えた表面が一般的に使用されている。このためエネルギー損失が生じる。エネルギー損失に対処すべく液体及び気体に対して強力なポンプ及びコンプレッサをそれぞれ使用する必要がある。従って、各種の作業媒体の移送の最適化は効果的である。導管表面の粗さを増加または減少させることのみに依存することなく作業媒体の移送を最適化することは効果的である。パイプ、ダクト、開水路、バルブ及びポンプ等の導管を通じた液体及び気体等の流体の移送最適化は効果的である。流動に対する抵抗が最小となるように作業媒体の流動を最適化することは効果的である。流動に対する抵抗が最大となるように作業媒体の流動を最適化することは効果的である。独立した作業媒体の乱流混合が流動構造内において最小となるように作業媒体の移送を最適化することは効果的である。図面の簡単な説明図１は摩擦抵抗係数C_f及びレイノルズ数Reの間の関係を示すニクラゼの線図である。図２ａは理論上の波の特性を示す線図とともに、直径d₁＝nλを有するパイプの一部を示す部分縦断面図である。図３ａ、図３ｂ及び図３ｃは理論上の波の特性及び速度ベクトルを示す線図とともに、直径d₁＝nλ＋1/4λを有するパイプの一部を示す部分縦断面図である。図４ａ及び図４ｂは理論上の波の特性及び速度ベクトルを示す線図とともに、直径d₁＝n λ＋3/4λを有するパイプの一部を示す部分縦断面図である。図５ａ、図５ｂ及び図５ｃはモデル装置の抵抗値C_fl/Rと、作業媒体の流動モード（レイノルズ数Re）との間の関係を示す線図である。発明の概要本発明は作業媒体流動構造の適切な特徴的直径（または同等の直径）を決定するプロセスを提供する。最初に、近似的な特徴的直径が決定される。この特徴的直径は流体の流量と、流動速度と、空間または材料に関する制約に基づく流動構造の最大サイズ及び最小サイズとに代表される設計パラメータに基づいて決定し得る。次いで、特徴的直径を必要に応じて少しづつ増加及び／または減少させることにより試験が実施される。これにより、作業媒体の流量の極大値（Local ma ximum）及び極小値（Local minimum）の決定が可能である。そして、適切な直径は最大流量及び最小流量のうちのいづれを要するかに基づいて選択される。これに代えて、最小の混合を実現する直径の選択が可能である。本発明は流動構造内の流動における抵抗が波の特性にみられる偽正弦波に類似して変化するという予想外の発見に基づく。一般的に流量は（１）内壁を平滑にすることにより流動構造内部の摩擦抵抗係数を低減させることと、（２）更に高い流量を可能にすべく流動構造のサイズを実質的に増大させることのうちのいづれか一方によって従来増加されてきた。これらの処置が本発明に関連する適用範囲を有する一方で、第３の要因が導入される。即ち、流動構造が提供する流動に対する抵抗は、正弦曲線に類似する形態にて周期的に最大値まで増加し、次いで最小値まで減少する。この発見を各種の用途に応用できる。例えば、所望の流動構造の近似的な特徴的直径を決定した場合、同特徴的直径は所望の特徴的直径付近に位置する相対的最大値及び最小値（即ち、極大値及び極小値）を決定すべく僅かに変化させ得る。この結果、最大流量を望む場合、流動に対して最も小さな抵抗を示す特徴的直径を使用し得る。その一方で、最小流量を望む場合、流動に対して最も大きな抵抗を示す特徴的直径を使用し得る。本明細書における“特徴的直径”はレイノルズ数の計算に使用する場合と同一の意味を有する。例えば、均一な円形の横断面を有するパイプの場合、特徴的直径はパイプの直径である。非円形の横断面を備えた導管の場合、特徴的直径は一般的に4A／Pである。Ａ及びＰはそれぞれ横断面積及び潤辺の長さ（Wetted peri meter）を示す。(潤辺の長さに対する横断面積Ａの比は水力半径（Hydraulicrad ius）Ｒとして表示される。従って、特徴的直径は均一な円形横断面を備えたパイプの直径に等しく、さらに非円形の横断面を備えた導管では４Ｒになる)。開渠内では、潤辺の長さは流動する流体に対して実際に接触するチャネル周辺長に等しい。換言するならば、幅Ｗ及び深さＤを有するチャネルでは、潤辺の長さは W+2Dとなり、水力半径はR=A／P=WD／（W+2D）であり、特徴的直径は4Rに等しくなる。当業者は前記の内容及び従来技術の教示に基づく方法を用いて他の不均一な流動構造における特徴的直径を算出し得る。移動する作業媒体の波長は本発明の好まし実施の形態に基づいて決定される。最大流量及び最小流量は同波長を用いて算出可能である。波長を算出する１つの方法としては、（１）特徴的直径を有する流動構造を提供し、（２）作業流体を同流動構造内を流動させ、（３）流動構造の特徴的直径を僅かに、好ましくは０．１ミリメートル未満、更に好ましくは０．０５ミリメートル未満変化させ、（４）同作業流体を新たな特徴的直径を有する流動構造内を同一圧力で流動させ、（５）この実験を繰り返し実行するとともに、作業媒体の速度に対する特徴的直径をプロットすることが挙げられる。これらの実験から得られた点のプロットは連続する２つのサイクルにおける同位相点間の距離の決定に代表される標準的方法に基づいて測定された波長をともなう正弦曲線に類似している。これに代えて、十分なデータを実験から収集した後、波長は実験を実施することなく直接算出できる。流動構造の適切な特徴的直径を決定すべく本発明の発見を各種の用途に応用可能である。例えば、最大流量を望む場合、適切な特徴的直径は流動に対する最も小さな抵抗を形成する特徴的直径となる。その一方、最小流量を望む場合、流動に対する最も大きな抵抗を形成する特徴的直径が選択される。更に、最小の乱流混合を望む場合、適切な特徴的直径は極小流量を実現する特徴的直径と、極大流量を実現する特徴的直径との中間値となる。更に、同適切な特徴的直径は以下に詳述する波長の整数倍の長さを有する特徴的直径に一致する。本明細書における“作業媒体”とは流動構造内を流動によって移送される任意の材料を示す。作業媒体の例は、水及び液相石油等の流体と、空気及び炭化水素等の気体と、パウダー等の流動性個体と、液体中に懸濁された個体（例：下水）、気体中に浮遊する液体（例：エアロゾル）及び個体中に分散された気体（例：フォーム）等の混合物とを含む。更に、本発明は光ファイバ・ケーブル内における放射線の流動、即ち伝搬に代表される電磁波の伝搬にも使用できる。別の実施の形態において、本発明の方法に基づいて設計された流動構造を使用する方法を開示する。例えば、作業媒体は本発明に基づいて設計された流動構造内を移送される。特定の例において、均一な横断面を備えたパイプの適切な特徴的直径を決定し、次いで液体またはガスを同パイプ内を流動させる。本発明の別の実施の形態では、流動構造に対してインサートが取り付けられている。インサートの特徴的直径は本発明の方法に基づいて算出される。例えば、パイプからの流体の漏出を防止するためにパイプをインサートと一体化することは一般的である。インサートの追加はパイプを掘り返して交換することと比べてパイプの有効寿命を長くする更に簡単な方法といえる。しかし、パイプの内径の減少により流量が減少する問題が生じる。本発明の方法を使用することにより、所望の流量（一般的に、最大流量が望ましい）を実現するインサートの直径を得るためにインサートの直径を算出可能である。この実施の形態では、パイプの直径が最初に決定される。次いで、インサートの厚さの最小値が決定される。そして、適切な特徴的直径は流体速度に関する極大値が達成されるまでインサート／パイプのコンビネーションの直径を減少させることにより決定される。次いで、同適切な特徴的直径はインサート／パイプのコンビネーションの特徴的直径として選択される。発明の詳細な説明本発明は、制限された空間内での作業媒体の運搬を最適化する方法の発展にその基礎を置く。例えば導管内では、（従来の方法で行われるように）導管の特徴的直径を適正にすることにより内壁の粗さを保ちつつ抵抗とエネルギー損失を減少させることが可能である。代わりにに本発明を実行すれば、作業媒体の流れの抵抗を上限まで増加させることが可能であり、それによって媒体流動を低減する装置の操作性を向上させることが可能である。さらには、本発明の方法によれば作業媒体の流れにおける乱流を最小限に抑えることも可能である。これにより所望の流動構造がより容易に実現される。発明者は本発明の実用的な実施例を複数発見した。また発明者は本発明の理論的根拠をも発見したと信ずる。しかしながら、後述する本発明の理論的背景に関する記述は何ら発明者に制約を与えるものではなく、むしろ本発明を理解するうえでの補助的な役割を担う。本発明は制限された空間内での作業媒体の運搬の最適化に関する。本発明において、作業媒体（例えば、固体、電磁気を帯びたもの、液体、気体等）はその移動に先立ちその周波数を計測される。その後、作業媒体は制限された空間に供給される。制限された空間の特定部分の特徴的直径は移動中の作業媒体の周波数に従って決定される。特徴的直径は目的により以下の式のひとつによって算出される。ｄ₁ − 制限された空間の特徴的直径ｄ − 制限された空間の所望の特徴的直径、例えば作業媒体の所望の流量により算出される。 λ − 作業媒体の波長特徴的直径は流動構造の直線的寸法であり、長さの単位（メートル、センチメートル、ミリメートル）で測定される。円形のパイプにおいては特徴的直径はパイプの直径と同一である。断面が四角の場合は特徴的直径は４Ａ／Ｐである。式（３）は作業媒体の移動時に抵抗を最大限減少させるために本発明が採用される場合に利用される。式（４）は作業媒体の移動時に抵抗を最大限増大させるために本発明が採用される場合に使用される。式（４）は作業媒体の動きを制限するために設けられた種々のパッキング、連結器や他の機器を改善したり操作したりする際実用的である。式（５）は乱流のレベルを最小限に抑える必要のある流動構造（例えば油圧又は空気力学的装置等）を設計、操作する際に、例えば、複数の作業媒体の混合を防ぐために、使用される。いかなる理論にも制約を受けないこと望みながらも、発明者は本発明が作業媒体の波動性にその基礎を置くと信ずる。現代物理学では物質は波動性を持つとされる。物質の波動性は、すべての粒子が波の性質を有するということ、また、逆に波が粒子の特徴を有することに現れる。アインシュタインは１９０５年に光電効果の記述により、上記の見解を最初に示している。光電効果、コンプトン効果、その他の実験の結果により光がE＝h× fで表わされるエネルギーとp＝h/λで表わされるインパルスを有する粒子のように振る舞うことが確認されている（ｈ−プランク定数、ｆ−周波数、λ−波長）。１９２４年にルイ・ド・ブロイは前述の式は光子だけでなく他のすべての粒子にも当てはまるという仮説を提唱した。ド・ブロイは、いかなる種類の粒子でも、大量に二重の隙間を通過する時には干渉じまを生成すると述べた。当時はルイ・ド・ブロイの仮説は信じ難いものであった。しかし３年後の１９２７年には彼の仮説、つまり電子が波動特性を有すること、が実験によって確認された。これにより、原子や分子を含むすべての粒子は下記のド・ブローイー比によりそのエネルギー及びインパルスが定義できると推測される。上記の実験では光の主な特徴的数値、つまり波長は従来知られている方法（物理学百科事典、Main Editorial A.M. Prokhorov ソビエト百科事典第２巻Ｄ−Ｍ１９９０、Ｐ７７０参照）に従って干渉計で計測される。二重の隙間からある距離を隔ててスクリーンが設置される。光は二重の隙間を通過したあと干渉じまとしてスクリーン上にて目視される。干渉じまの最大または最小間隔を利用して光の波長を算出することができる。しかしながら、光の実験とは異なり、流体の測定においては圧力Ｐや速度Ｖ等の主要な数値の平均値を導管のある区間内で測定することができる。流体作業媒体の移動における波動性を間接的計測方法によって検出することは、流れの幾何的パラメータを変更することで可能である。図２はＸ座標、導管のＸ及びＺ座標に沿った縦断面における流体の流れの巨視的そして微視的レベルの運動像を表わす。本明細書の記述においては移動される作業媒体は理想的のものであると見做し、導管の内壁との相互作用は考慮に入れない。図２ａは導管の縦断面であり作業媒体の移動を巨視的そして微視的レベルの速度を表わすベクトルが描かれている。図２ｂはポイント１から９までの（Ｚ軸に沿った）縦断面線に沿ったそして微視的作業媒体の移動を巨視的レベルで表わすベクトルの配列を示す。作業媒体の移動、つまり伝統的方法による導管内の流体移動は導管のある区間移動中の作業媒体の流体速度の大きさと方向はどの位置においても常に変化することは知られている。（シュリヒチングＧ．の周辺階層理論、モスクワ：ナウカ（科学）物理数学論説１９６９，ｐ．４５２、ボルシャコフＶ．Ａ、ポポフＶ．Ｎ．水力学、キエフ高校リード出版，１９８９，Ｐ９１参照）。物質点の瞬間速度の方向の通事的変化は速度脈動と呼ばれる。同様ことはに物質点において、結３ａ，３ｂ，３ｃ；４ａ，４ｂには導管の縦断面線（Ｚ軸）に沿った正弦波カーブ１描かれている。カーブ１は、作業媒体の移動方向（Ｘ軸）に投影された脈動実際の流動においては作業媒体の移動流の速度は一見不規則である。しかしながら本発明の発明者による調査によれば導管内の作業媒体の移動はある整然とした（決まった）構造を持つこと、つまり制限された空間内では作業媒体の移動は波動性を持つことがわかる。間接的液圧を用いた調査により、液圧配管の幾何的寸法の線的変化に対する波の主要なエネルギー変数に対する依存状態を知ることができる。上述したように、この実験によれば移動中の流体の特性はベルヌーイの方程式などの古典的な運動法則だけでなく、ルイ・ド・ブロイの理論によっても記述されることが確認される。ルイ・ド・ブロイの理論によれば物質の波動性に従う物質点の流れは内的運動エネルギー（波動場wave field）を有し、微視的な法則により記述可能である。波動場は環境の動きではなく特殊な性質を持った物質の集まりと考えられる。粒子とは異なり場は常に生成され破壊されており（すなわち電荷chargeにより発散、吸収され）無限の自由度を有する。そして場は空間、時間に限定されず、光の速度を越えることのない最終速度で各粒子間子に信号を伝える。（物理学百科事典、Ch.Editorial A.M.Prokhorov-Moscow；ソビエト百科事典第２巻Ｄ−Ｍ１９９０、Ｐ３００参照）クトル結合は導管内での流体環境の運動像(kinematic picture Fig.2b)を提供する。1895年にオズボーン・レイノルズによって最初に提案された乱流理論ではとして、提供された。（ボルシャコフＶ．Ａ、ポポフＶ．Ｎ．水力学、キエフ高校出版，１９８９，Ｐ９１参照）。長方形の導管においては、所定の深さと幅を持った流動は、動的環境の粒子の特徴である波動場として出現する内的運動ネルギーを有することが発見された。間波動期間(space wave period)、つまり同一の変動位相にある最も近い波動の二つの点の距離は微視レベルの特徴的数値、つまり波長λを定義する（図２ａ；３ａ，３ｂ；４ａ，４ｂ）。波動場区間を記述する従来の方法と、ギジャンス(Guigense)の原理に従う縦導管の切断によれば、それぞれの物質点は波先の点放射源として表わされる。波先の拡散はその時点において同位相である波先表面の動きに特徴がある。波先の拡散は波先表面の動きにより特性が表わされる（物理学百科事典.Ch.Editor AM．プロコロフ-モスクワ：ソビエト百科事典．ｖｏｌ．１Ａ−Ｄ，１９９０，ｐ．５４７参照）。波先Ｈ表面のどの点においてもある時点では同一の位相を有する。導管内空間の多くの波先源は異なる点において交互の強度を有する合計場(sum mary field)を生む。波先の干渉じま、つまり、同時に空間内に広がった２つの（或はより多くの）波が干渉している時の双方の波のは減少または増加はすベての種類の導管において現れる。（物理学百科事典、Ch.Editor A.M．プロコロフーモスクワ；ソビエト百科事典第２巻Ｄ−Ｍ１９９０、Ｐ１６２参照）各波の位相が１８０度ずれている時、波先は互いに打ち消し合う。つまり、波先が打ち消し合う時は波長のずれは２分の１（λ/2）となる。図２がら明らかなように選択された座標Ｚに沿った導管の縦断面には倍数波長が存在する。つまり導管の特徴的直径は下記の式を満たすよう選択されている。ここでであり、ｎは端数を切り捨てた整数、また導管の縦断面にある波長λの量に等しい。作業媒体の流動の内的運動エネルギー場の波先は位相のずれがλ/2に等しい時、打ち消し合う（図２ポイント１，ポイント５；ポイント２，ポイント６；ポイント３，ポイント７；ポイント４，ポイント８）。これは導管の全体的断面(ent iresection)に沿った背景干渉現象である。図２に示す運動像(kinematic picture)の分析により以下ことが明らかになる。上部内壁での実速度Ｗ₁（図２ｂ；ポイント１）および下部内壁での実速度Ｗ₉ （図くなる。すなわち選択された座標に沿った導管の縦断面において波長の数がn× λ 貢献はゼロに等しい。従って、そのような運動状況における作業媒体の導管内の流動は最小限の乱流レベルしか持たず、層間の混合も略最小限である。（上記のことは以下の運動状況に関する記述によりさらに生き生きと説明される。図３参照）選択された座標に沿った縦断面の幾何的変数が倍数波長の値からずれた場合、内的運動エネルギー場間の波先干渉が好ましい、あるいは破壊的な活動を始める。調査された導管の区間の縦断面の特徴的直径ｄと、移動される作業媒体の倍数波長n×λの差を“Δセクション”とし、以下の式により算出する。ゼ、荒い内壁を持った導管内の流動法則(Stromungsgesetze in rauhen Rohren.) Forsch.Arb.Ing.-Wes.,-VDI,N361(1933))、シュリヒティング G．境界層理論. モスクワ：ナウカ（科学）Main 物理・数学論文論説.１９６９,p.５７４参照）与える。複数の異なった“Δセクション”の値を含む導管の圧力の固定値には、すなわち、“Δセクション”の値の変更は制限された空間内での作業媒体移動の主要エネルギー変数（圧力Ｐと速度Ｖ）の比率に影響を与える。図３は導管の運動状況を示す。この導管のＺ軸に沿った特徴的直径は倍数波長 n×λと異なり、その差は波長周期の４分の１（1/4λ）である。従ってΔ＝1/4 λとなる。この場合は固体表面運動環境系は内的運動エネルギー場の波先の背景干渉レベルに向うことが予想される。従って、移動される作業媒体の内的運動エネルギー場は、背景干渉レベルが一つの面（図３ａにおいて上部内壁）に留まり次に他の面（図３ｃにおいて下部内壁）に留まるように配置される。これは境界層の脈動、つまりそれぞれの壁における背景干渉と非背景干渉の交換をもたらす。作業媒体が壁面と接する点において、導管の断面に沿った平均（群）速度のベる。図３ａにおける運動状況は、内的運動エネルギーの波先干渉の背景レベルが上部内壁に位置している場合を示す。この場合、干渉している波先は互いに抑制し合う（図２及びその記述参照）。下部内壁において、導管の縦断面の一部である“Δセクション”は作業媒体の主要エネルギー値（圧力Ｐ及び速度Ｖ）の組み合わせに影響を与える非背景干渉じまの発生源となる。図３ｃにおける運動状況は図３ａの反転したものである。上部内壁におけるベ図３ｂは運動エネルギー場の背景像が一つの壁から他の壁に移る時の作業媒体流動における運動状況を示す。縦断面の一部が、それぞれの壁から短時間で選り抜かれることが予想される。同断面は背景レベルと異なる運動エネルギー場の干渉像を発生する。同様にして、非背景領域の値は一つの壁において増加すると、他の壁において同じ値だけ減少する。非背景領域の合計された特徴的直径は一定である。その壁における実速度の平均値は以下の式により算出される。Ｗ_aVW−導管の上部内壁及び下部内壁における実速度の平均された値Ｗ_W1−上部内壁における実速度Ｗ_W2−下部内壁における実速度この値は一定である。１つの壁部から別の壁部に至る作業媒体流動の動的エネルギー場干渉像のバックグラウンドレベルの通過時、ダクトの全体部に沿った各点の脈動成分のベクトルは方向転換を生じる。図３に示すダクト部分において、速度脈動成分ベクトルの方向転換は全波動過程周期の１／４、即ち９０度に達する。図示すると、ベクトル速度図により示され、図３ａ，３ｂ，３ｃ；４ａ，４ｂにおいて作業流体流とダクトの上壁部及び下壁部との接触点における運動学的状況を示している。図２に示すダクト部分においては、速度脈動成分ベクトルの方向転換角度は０に等しい。これは図２ｂにより示すことができる。最小の抵抗レベルを有する水圧ダクト、即ち圧力の設定値に対して最大の速度値を得ることが可能なダクトを得るには、全波動の１／４である１／４λだけ多波長値ｎ×λより大きい特徴的部分の特徴的直径ｄ₁が必要である。即ち、となる。図３はこの場合の図を示す。図３ａにおける上壁部及び図３ｃにおける下壁部内側動的エネルギー場のバックグラウンドレベルを記録することが可能である。は最小値を有する。これは実験試験により確認され、その結果はダクトの特徴的直径ｄ₁（ここで示す試験において、これはダクトの深さＤの変化を意味する。）の異なる値のもとで、モデル装置の抵抗値Ｃ_fｌ／Ｒが作業媒体の流動モード（レイノルズ数、Ｒｅ）に従属する図に示されている（図５を参照）。この場合、レイノルズ数における決定的寸法として、値Ｒ＝Ｗ・Ｄ／２（Ｗ＋Ｄ）（水力半径）が用いられ、他の場合では、ｄ_e＝２Ｗ・Ｄ／Ｗ＋Ｄ（特徴的直径又は等価直径）が用いられる（技術的な仮定では、両値とも等しく用いられ、後者は比率ｄ_e＝４Ｒに関連している。）。ダクト高の変更はニクラゼの実験における粗度値に匹敵し、加えて移動作業媒体の波長値に匹敵する範囲内において実行された。図５において、ダクトの特徴的直径ｄ₁がｄ₁＝２．２１ｍｍ又はｄ₁＝ｎ×λ ＋１／４λに達した場合、モデル装置における作業媒体移動に対する抵抗値ξ＝Ｃ_fｌ／Ｒは最小であったことがわかる（図５ａにおけるｈ最適曲線；図５ｃにおけるｈ最適点を参照）。速度値は（一連の全試験において圧力値Ｐ_H＝７水柱メートルと記録されたため）最大値であった（図５ｂにおけるｈ最適点）。従って、作業媒体移動下における最小抵抗の場合のダクトの特徴的直径は、式により計算される。ここで、ｎ＝［ｄ／λ］−整数であり、ここで分数の剰余は無視される。技術上の問題点が多く存在し、所定の圧力値が最小速度（流量）に一致すべき時、作業媒体移動下において最大の抵抗値を得、即ち最大レベルのエネルギー散逸を有することが必要である。図４はダクトにおける運動学的状況を示し、その座標Ｚに沿った特徴的直径ｄ₁ は全波長サイクルの３／４だけ多波長値ｎ×λと異なり、即ち”Δ−部分”＝３／４λ、ｄ₁＝ｎ×λ＋３／４λである。この場合、図４ａにおける上壁部及び図４ｂにおける下壁部において、内側動的エネルギー場のバックグラウンドレベい。図４ａにおける下壁部及び図４ｂにおける上壁部において、速度脈動成分値を有し、抵抗は最大値を有する。これは実験試験により確認された。図５により、ダクトの特徴的直径ｄ₁がｄ₁ ＝ｈ＝１．９５ｍｍ（他の場合、ｄ₁＝ｈ＝２．４７ｍｍ）又はｄ₁＝ｈ×λ＋３／４λに達する場合、モデル装置における作業媒体移動の値ξ＝Ｃ_fｌ／Ｒは最大になることがわかる（図５ａにおけるｈ_Δ1曲線；図５ｃにおけるΔ１点−□ を参照）。従って、作業媒体移動下における最大抵抗の場合のダクトの特徴的直径ｄ₁は、式により計算される。ここで、ｎ＝［ｄ／λ］−整数であり、ここで分数の剰余は無視される。図２に示す運動学的状況に戻ると、Ｚ座標に沿ったダクトの長手部分の特徴的直径ｄ₁が多波長に等しく、即ちｄ₁＝ｎ×λである時、以下のことに留意されたい。上記のように、内側動的エネルギー流動場の波面は、この場合、互いを完全に抑制する。等しくなる。これによりダクトの壁部において周辺層脈動が現れる理由がなくなる。ダクトの横断部分において”Δ−部分”が得られないことにより、速度脈動成分ベクトなり、移動作業媒体層の混合が最小になる。従って、移動作業媒体層の最小の混合が必要とされる場合のダクトの特徴的直径ｄ₁は、により計算される。ここで、ｎ＝［ｄ／λ］−整数であり、ここで分数の剰余は無視される。実験試験の結果を分析すると（図５を参照）、作業媒体移動の提示された方法を実現する時、以下のように結論づけられよう。作業媒体の移動下において、例えば滑面を有するダクトにおける流体は特徴的直径ｄ₁のみ（周知の方法で実行されるように粗さではない）を変化させ、大部分の流体抵抗スペクトルを得ることが可能であって、これは作業媒体移動の周知の方法を実現する時に得られるニクラゼの実験データ（図１を参照）に全モードにおいてほぼ同一である。従って、例えば制限された空間抵抗（例えば、ダクト）の最小値を得るには、特徴的直径ｄ₁、即ち必要な圧力下における速度の最大値に一致する、その幾何パラメータを測定する必要がある。しかし、ニクラゼによる古典的研究を実行する方法に戻ると（作業媒体移動の周知の方法を実現する時）、以下のことに留意されたい。ニクラゼが実験ダクトの表面を異なる大きさの砂粒で覆っていた時、粗さのみならずダクトの特徴的直径ｄ₁（直径）も変化させた。彼の実験において、ニクラゼはパイプ径を一定値と考えた。この概念からニクラゼは古典的図関係を構築し、この関係から乱モード下においてダクト面の粗さに対してダクト抵抗値の直接的関係を展開した。実際、実生活において、異なる直径の砂粒を用いることにより、実験パイプの直径が変化した。この値は本出願人により実行された試験におけるダクトの特徴的直径ｄ₁に匹敵する。計算された特徴的直径ｄ₁の同一の変化は移動作業媒体の波長によって決まる。従って、作業媒体移動の提示された方法を実現する時、例えば特徴的直径ｄ₁ を変化させることによってのみダクト抵抗値を小さくすることが可能なようであって、この変化の値はダクト粗度値に匹敵することを再度強調しておく。しかし、同一のダクト抵抗値を得るために周知の方法を実現する場合（例えば、ニクラゼに準拠して）、ダクトの粗さを低下させる必要があり、これには技術工程を追加する必要があり、装置及びエネルギーに新たな費用がかかることになる。従って、徹底的な実験的研究により、作業媒体移動の提示された方法の実現において、作業媒体移動下において抵抗を小さくし（必要であれば）、又は抵抗を最大限の値に大きくし（必要な時）、又は作業媒体移動下において乱流レベルを低下させることが明らかに可能である（周知の方法と比較して）という理論的動機が確認された。これは全て最小限のエネルギー及び財政上の支出のもとで実現可能であって、移動させられる作業媒体の波長に応じて計算される、例えば配管の特徴的直径のみを変化させる。配管の特徴的直径の変化値は小さな特徴であって、その粗度値に匹敵することに留意されたい。表は制限空間の同様の条件下において、例えば作業媒体移動の周知の方法及び提示された方法の実現における配管において、作業媒体移動（水）下において得られた抵抗の実験データを示す。上記の表から提示された方法は周知の方法より効果的であることがわかる。従って、例えば提示された方法を実現する時（配管の直径は式、に基づいて計算された。）、配管の抵抗値はＣ_f＝０．００６６に達すると同時に、同様の条件下においてこの値は（周知の方法の実現において）Ｃ_f＝０．００７５に達した。従って、抵抗値は費用を増大することなく、１２％小さくすることが可能である。上記の表から、提示された方法を実現する時（配管の直径は式、に基づいて計算された。）、配管の抵抗値はＣ_f＝０．００８５に達すると同時に、同様の条件下においてこの値は（周知の方法の実現において）Ｃ_f＝０．００７５に達したことがわかる。従って、抵抗値は費用を増大することなく、１３％大きくなった。産業上の利用可能性作業媒体の提示された方法は異なる制限空間において、例えば不規則かつ複雑な部分のみならず如何なる形状のパイプ及びダクトにおいても、種々の作業媒体（例えば、液体又は気体）を監視する技術に用いられよう。作業媒体移動が生じる種々のエネルギー物体、これらの密閉、記録及び制御装置を開発する時、この技術は、例えば水力及びターボ機械の部品を通るフローにおける種々のシステムにおいて好結果をもたらすように実行できよう。本発明の前記の説明は例示及び説明を目的として示された。更に、この説明は本発明を本明細書に開示された態様に限定するものではない。従って、上記の示唆に応じた変形及び改変並びに関連技術における技能又は知識は本発明の範囲内にある。更に、本明細書において説明された好ましい実施形態は、本発明を実施するのに周知の最適な態様を説明し、他の当業者が種々の実施形態にて、かつ本発明の特定の用途又は使用に必要な種々の改変により、本発明を用いることが可能であるようにするものである。添付された請求の範囲は従来技術に基づき可能な範囲まで別の実施形態を含むものとする。

【手続補正書】特許法第１８４条の８【提出日】１９９５年９月６日【補正内容】請求の範囲１．制限された空間において作業媒体を移動させる方法であって、作業媒体の横波の波長を測定した後、移動される作業媒体の波長を利用して算出される特徴的領域における特徴的直径を有する制限された空間へ作業媒体を案内することにより構成されていることを特徴とする方法。２．請求項１に記載の作業媒体を移動させる方法において、制限された空間の前記特徴的領域における特徴的直径は以下の数式、から算出され、ｄは、例えば作業媒体の所望の流量を利用して算出される、所望の制限された空間における特徴的直径を示し、 λは作業媒体の横波の波長を示すことを特徴とする方法。３．請求項１に記載の作業媒体を移動させる方法において、制限された空間の特徴的領域における特徴的直径値は以下の数式、から算出され、ｄは、例えば作業媒体の所望の流量を利用して算出される、所望の制限された空間における特徴的直径を示し、 λは作業媒体の横波の波長を示すことを特徴とする方法。４．請求項１に記載の作業媒体を移動させる方法において、制限された空間の前記特徴的領域における特徴的直径値は以下の数式、から算出され、ｄは、例えば作業媒体の所望の流量を利用して算出される、所望の制限された空間における特徴的直径を示し、 λは作業媒体の横波の波長を示すことを特徴とする方法。５．流動構造の適切な特徴的直径を決定する方法において、前記方法は、（ａ）流動構造を通る作業媒体の所望の処理量に基づいておおよその特徴的直径を決定し、（ｂ）特徴的直径の変更が及ぼす影響に関する実験的情報を得るとともに、極大及び極小流量を決定するために流動構造の特徴的直径を増分的に変更し、（ｃ）実験的情報に基づいて所望の特徴的直径を選択する工程がら構成されることを特徴とする方法。６．請求項５に記載の方法において、特徴的直径が変更される増分量は０．１ミリ以下であることを特徴とする方法。７．請求項５に記載の方法において、実験的情報は極大流量を決定するために利用されることを特徴とする方法。８．請求項５に記載の方法において、実験的情報は極小流量を決定するために利用されることを特徴とする方法。９．請求項５に記載の方法において、実験的情報は最小量の混合が生じる適切な流量を決定するために利用されることを特徴とする方法。１０．請求項５に記載の方法において、実験的情報は前記流体の流動構造内に配置されるインサートの適切な大きさを決定するために利用されることを特徴とする方法。１１．作業媒体とともに使用する流動構造を設計する方法において、前記方法は、（ａ）流動構造のおおよその特徴的直径ｄを決定し、（ｂ）作業媒体及びおおよその特徴的直径のために横波の波長λを決定し、ｎは整数であることの工程から構成されることを特徴とする方法。Ａは流動構造内において流動が可能な面積であり、ＰはＡを包囲する潤辺であることを特徴とする方法。１３．請求項１１に記載の方法において、前記特徴的直径は均一な断面を有する円形パイプの直径と等しいことを特徴とする方法。１４．請求項１１に記載の方法において、前記横波の波長λは、（ａ）特徴的直径を選択し、（ｂ）前記流動構造内を流動する作業媒体の流動特性において、前記特徴的直径の変更が及ぼす影響を決定するために前記特徴的直径を増分的に変更し、（ｃ）前記特徴的直径と前記流動特性との間に周期的な波としてグラフ上に示される関係を生じさせるため、前記流動構造の特徴的直径に対する流動特性を決定し、（ｄ）前記横波の波長λを決定するため前記周期的な波の連続するサイクルにおける対応する相の２点間の距離を決定することを特徴とする方法。１５．作業媒体とともに使用する流動構造を設計する方法において、前記方法は、（ａ）流動構造のおおよその特徴的直径ｄを決定し、（ｂ）作業媒体及びおおよその特徴的直径のために横波の波長λを決定し、ｎは整数であることの工程から構成される方法ことを特徴とすろ方法。Ａは流動構造内において流動が可能な面積であり、ＰはＡを包囲する潤辺であることを特徴とする方法。１７．請求項１５に記載の方法において、前記特徴的直径は均一な断面を有する円形パイプの直径と等しいことを特徴とする方法。１８．請求項１５に記載の方法において、前記波長λは、（ａ）特徴的直径を選択し、（ｂ）前記流動構造内を流動する作業媒体の流動特性において、前記特徴的直径の変更が及ぼす影響を決定するために前記特徴的直径を増分的に変更し、（ｃ）前記特徴的直径と前記流動特性との間に周期的な波としてグラフ上に示される関係を生じさせるため、前記流動構造の特徴的直径に対する流動特性を決定し、（ｄ）前記横波の波長λを決定するため前記周期的な波の連続するサイクルにおける対応する相の２点間の距離を決定することを特徴とする方法。１９．作業媒体とともに使用する流動構造を設計する方法において、前記方法は、（ａ）流動構造のおおよその特徴的直径ｄを決定し、（ｂ）作業媒体及びおおよその特徴的直径のために横波の波長λを決定し、数であることの工程から構成されることを特徴とする方法。２０．請求項１９に記載の方法において、前記特徴的直径は4A/Pに等しく、Ａは流動構造内において流動が可能な面積であり、ＰはＡを包囲する潤辺であることを特徴とする方法。２１．請求項１９に記載の方法において、前記特徴的直径は均一な断面を有する円形パイプの直径と等しいことを特徴とする方法。２２．請求項１９に記載の方法において、前記横波の波長λは、（ａ）特徴的直径を選択し、（ｂ）前記流動構造内を流動する作業媒体の流動特性において、前記特徴的直径の変更が及ぼす影響を決定するために前記特徴的直径を増分的に変更し、（ｃ）前記特徴的直径と前記流動特性との間に周期的な波としてグラフ上に示される関係を生じさせるため、前記流動構造の特徴的直径に対する流動特性を決定し、（ｄ）前記横波の波長λを決定するため前記周期的な波の連続するサイクルにおける対応する相の２点間の距離を決定することを特徴とする方法。る流体構造。２４．請求項２３に記載の流体構造において、横波の波長λは、（ａ）特徴的直径を選択し、（ｂ）前記流動構造内を流動する作業媒体の流動特性において、前記特徴的直径の変更が及ぼす影響を決定するために前記特徴的直径を増分的に変更し、（ｃ）前記特徴的直径と前記流動特性との間に周期的な波としてグラフ上に示される関係を生じさせるため、前記流動構造の特徴的直径に対する流動特性を決定し、（ｄ）前記横波の波長λを決定するため前記周期的な波の連続するサイクルにおける対応する相の２点間の距離を決定することを特徴とする流体構造。２５．流体構造であって、請求項１から２２の何れか１項に記載のプロセスにより製造された流動構造であることを特徴とする流体構造。２６．作業媒体を搬送する方法であって、請求項１から２２の何れか１項に記載のプロセスにより製造された流動構造を作業媒体が通るよう同作業媒体に圧力を加えることを含むことを特徴とする方法。２７．流動構造を製造する方法であって、請求項１から２４の何れか１項に従って決定された特徴的直径を有する流動構造を製造することを含むことを特徴とする方法。２８．流動構造内を流れる作業媒体の横波の波長を決定する方法において、前記方法は、（ａ）前記流動構造の特徴的直径を選択し、（ｂ）前記特徴的直径と前記流動構造を通る作業媒体の流動特性との関係を決定するため、前記特徴的直径を変更し、（ｃ）前記作業媒体の波長を決定するため、前記関係の周期的変化を認識及び利用する工程から構成されることを特徴とする方法。２９．現存する流動構造に挿入する流動インサートであって、前記インサートの特徴的直径は請求項１から２２の何れか１項に記載の方法に従い算出されることを特徴とするインサート。３０．請求項２９に記載の流動インサートにおいて、前記現存する流動構造はパイプから成り、前記流動インサートはパイプ内部に挿入されることを特徴とするインサート。３１．請求項１から２２、２６、及び２８の何れか１項に記載の方法において、前記作業媒体は流体であることを特徴とする方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ)，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ【要約の続き】増加を達成するため、開示されている作業媒体を移動させる方法を利用する際、制限された空間の特徴的領域における特徴的直径の値は以下の数式、め、開示されている作業媒体を移動させる方法を利用する際、制限された空間の特徴的領域における特徴的直径の値は以下の数式、d₁＝n×λから算出され、ここにおいて、d₁は制限された空間の特徴的直径を示し、ら算出され、必要な制限された空間の特徴的直径を示し、λは作業媒体の波を示す。

Claims

【特許請求の範囲】１．制限された空間における作業媒体を移動させる方法であって、作業媒体の波長を測定した後、移動される作業媒体の波長を使用して算出される特徴的領域における特徴的直径を有する制限された空間へ作業媒体を案内することにより構成されていることを特徴とする方法。２．請求項１に記載の作業媒体を移動させる方法において、制限された空間の前記特徴的領域における特徴的直径は以下の数式、から算出され、前記数式においてｄ₁は制限された空間の特徴的直径を示し、ｄは、例えば作業媒体の所望の流量を利用して算出される、所望の制限された空間における特徴的直径を示し、 λは作業媒体の波長を示すことを特徴とする方法。３．請求項１に記載の作業媒体を移動させる方法において、制限された空間の特徴的領域における特徴的直径値は以下の数式、から算出され、ｄ₁は制限された空間の特徴的直径を示し、ｄは、例えば作業媒体の所望の流量を利用して算出される、所望の制限された空間における特徴的直径を示し、 λは作業媒体の波長を示すことを特徴とする方法。４．請求項１に記載の作業媒体を移動させる方法において、制限された空間の前記特徴的領域における特徴的直径値は以下の数式、から算出され、ｄ₁は制限された空間の特徴的直径を示し、ｄは、例えば作業媒体の所望の流量を利用して算出される、所望の制限された空間における特徴的直径を示し、 λは作業媒体の波長を示すことを特徴とする方法。５．流動構造の適切な特徴的直径を決定する方法において、前記方法は、（ａ）流動構造を通る作業媒体の所望の処理量に基づいておおよその特徴的直径を決定し、（ｂ）特徴的直径の変更が及ぼす影響に関する実験的情報を得るとともに、極大及び極小流量を決定するために流動構造の特徴的直径を増分的に変更し、（ｃ）実験的情報に基づいて所望の特徴的直径を選択する工程から構成されることを特徴とする方法。６．請求項５に記載の方法において、特徴的直径が変更される増分量は０．１ミリ以下であることを特徴とする方法。７．請求項５に記載の方法において、実験的情報は極大流量を決定するために利用されることを特徴とする方法。８．請求項５に記載の方法において、実験的情報は極小流量を決定するために利用されることを特徴とする方法。９．請求項５に記載の方法において、実験的情報は最小量の混合が生じる適切な流量を決定するために利用されることを特徴とする方法。１０．請求項５に記載の方法において、実験的情報は前記流体の流動構造内に配置されるインサートの適切な大きさを決定するために利用されることを特徴とする方法。１１．作業媒体とともに使用する流動構造を設計する方法において、前記方法は、（ａ）流動構造のおおよその特徴的直径ｄを決定し、（ｂ）作業媒体及びおおよその特徴的直径のために波長λを決定し、（ｃ）d₁＝n×λ＋1/4λにほぼ等しい特徴的直径ｄ₁を有する流動構造を製造し、ｎは整数であることの工程から構成されることを特徴とする方法。１２．請求項１１に記載の方法において、前記特徴的直径ｄ₁は4A/Pに等しく、Ａは流動構造内において流動が可能な面積であり、ＰはＡを包囲する潤辺であることを特徴とする方法。１３．請求項１１に記載の方法において、前記特徴的直径は均一な断面を有する円形パイプの直径と等しいことを特徴とする方法。１４．請求項１１に記載の方法において、前記波長λは、（ａ）特徴的直径を選択し、（ｂ）前記流動構造内を流動する作業媒体の流動特性において、前記特徴的直径の変更が及ぼす影響を決定するために前記特徴的直径を増分的に変更し、（ｃ）前記特徴的直径と前記流動特性との間に周期的な波としてグラフ上に示される関係を生じさせるため、前記流動構造の特徴的直径に対する流動特性を決定し、（ｄ）前記波長λを決定するため前記周期的な波の連続するサイクルにおける対応する相の２点間の距離を決定することを特徴とする方法。１５．作業媒体とともに使用する流動構造を設計する方法において、前記方法は、（ａ）流動構造のおおよその特徴的直径ｄを決定し、（ｂ）作業媒体及びおおよその特徴的直径のために波長λを決定し、（ｃ）d₁＝n×λ＋3/4λにほぼ等しい特徴的直径d₁を有する流動構造を製造し、ｎは整数であることの工程から構成されることを特徴とする方法。１６．請求項１５に記載の方法において、前記特徴的直径ｄ₁は4A/Pに等しく、Ａは流動構造内において流動が可能な面積であり、ＰはＡを包囲する潤辺であることを特徴とする方法。１７．請求項１５に記載の方法において、前記特徴的直径は均一な断面を有する円形パイプの直径と等しいことを特徴とする方法。１８．請求項１５に記載の方法において、前記波長λは、（ａ）特徴的直径を選択し、（ｂ）前記流動構造内を流動する作業媒体の流動特性において、前記特徴的直径の変更が及ぼす影響を決定するために前記特徴的直径を増分的に変更し、（ｃ）前記特徴的直径と前記流動特性との間に周期的な波としてグラフ上に示される関係を生じさせるため、前記流動構造の特徴的直径に対する流動特性を決定し、（ｄ）前記波長λを決定するため前記周期的な波の連続するサイクルにおける対応する相の２点間の距離を決定することを特徴とする方法。１９．作業媒体とともに使用する流動構造を設計する方法において、前記方法は、（ａ）流動構造のおおよその特徴的直径ｄを決定し、（ｂ）作業媒体及びおおよその特徴的直径のために波長λを決定し、（ｃ）d₁＝n×λにほぼ等しい特徴的直径ｄ₁を有する流動構造を製造し、ｎは整数であることの工程から構成されることを特徴とする方法。２０．請求項１９に記載の方法において、前記特徴的直径は4A/Pに等しく、Ａは流動構造内において流動が可能な面積であり、ＰはＡを包囲する潤辺であることを特徴とする方法。２１．請求項１９に記載の方法において、前記特徴的直径は均一な断面を有する円形パイプの直径と等しいことを特徴とする方法。２２．請求項１９に記載の方法において、前記波長λは、（ａ）特徴的直径を選択し、（ｂ）前記流動構造内を流動する作業媒体の流動特性において、前記特徴的直径の変更が及ぼす影響を決定するために前記特徴的直径を増分的に変更し、（ｃ）前記特徴的直径と前記流動特性との間に周期的な波としてグラフ上に示される関係を生じさせるため、前記流動構造の特徴的直径に対する流動特性を決定し、（ｄ）前記波長λを決定するため前記周期的な波の連続するサイクルにおける対応する相の２点間の距離を決定することを特徴とする方法。２３．流体構造であって、d₁＝n×λ＋1/4λ、d₁＝n×λ＋3/4λ、及びd₁＝n× λを含む一群から選択される特徴的直径ｄ₁を有することを特徴とする流体構造。２４．請求項２３に記載の流体構造において、波長λは、（ａ）特徴的直径を選択し、（ｂ）前記流動構造内を流動する作業媒体の流動特性において、前記特徴的直径の変更が及ぼす影響を決定するために前記特徴的直径を増分的に変更し、（ｃ）前記特徴的直径と前記流動特性との間に周期的な波としてグラフ上に示される関係を生じさせるため、前記流動構造の特徴的直径に対する流動特性を決定し、（ｄ）前記波長λを決定するため前記周期的な波の連続するサイクルにおける対応する相の２点間の距離を決定することを特徴とする流体構造。２５．流体構造であって、請求項１から２２の何れか１項に記載のプロセスにより製造された流動構造であることを特徴とする流体構造。２６．作業媒体を搬送する方法であって、請求項１から２２の何れか１項に記載のプロセスにより製造された流動構造を作業媒体が通るよう同作業媒体に圧力を加えることを含むことを特徴とする方法。２７．流動構造を製造する方法であって、請求項１から２４の何れか１項に従って決定された特徴的直径を有する流動構造を製造することを含むことを特徴とする方法。２８．流動構造内を流れる作業媒体の波長を決定する方法において、前記方法は、（ａ）前記流動構造の特徴的直径を選択し、（ｂ）前記特徴的直径と前記流動構造を通る作業媒体の流動特性との関係を決定するため、前記特徴的直径を変更し、（ｃ）前記作業媒体の波長を決定するため、前記関係の周期的変化を認識及び利用する工程から構成されることを特徴とする方法。２９．現存する流動構造に挿入する流動インサートであって、前記インサートの特徴的直径は請求項１から２２の何れか１項に記載の方法に従い算出されることを特徴とするインサート。３０．請求項２９に記載の流動インサートにおいて、前記現存する流動構造はパイプから成り、前記流動インサートはパイプ内部に挿入されることを特徴とするインサート。