Viele Faktoren beeinflussen den Wasserfluss durch einen Fluss oder ein Rohr, und einer der wichtigsten ist der hydraulische Radius. Dies hängt von der Gesamtquerschnittsfläche des Gehäuses und dem sogenannten benetzter Umfang, die Ihnen im Wesentlichen sagt, wie viel der Wände des Gehäuses mit Wasser in Kontakt stehen.
Die Berechnung des benetzten Umfangs ist nicht immer einfach, da er stark von der Form des Reservoirs und dem Wasserstand abhängt. Wenn Sie den benetzten Umfang nicht direkt messen können, müssen Sie ihn anhand einer Form schätzen, die ungefähr der Form des Reservoirs entspricht.
Was ist ein benetzter Perimeter?
Der benetzte Umfang eines Flusses oder eines anderen Wasserbehälters ist Teil des Umfangs der Querschnittsfläche des Behälters. Genauer gesagt ist es der Teil der Querschnittsfläche, der direkt mit dem Wasser in Kontakt steht, also erstreckt sich entlang des gesamten Wasserbetts und an den Seiten bis zu dem Punkt, der der Oberfläche des Wassers entspricht Wasser.
Dies herauszufinden unterscheidet sich ein wenig von der Berechnung der Querschnittsfläche des Behälters, obwohl es einige Ähnlichkeiten in Bezug auf die benötigten Informationen gibt.
Berechnung des benetzten Umfangs – Allgemein
Um den benetzten Umfang zu berechnen, müssen Sie ihn entweder schätzen oder die Länge jeder der Seiten des Flusses oder des Behälters messen, die mit dem Wasser in Kontakt stehen. Die allgemeine Formel für einen benetzten Umfang P ist:
P= \sum_i l_i
Wo lich ist die Seitenlänge of ich, und die Summe läuft über alle Seiten, die mit dem Wasser in Berührung kommen. Diese Formel ist im Prinzip recht einfach anzuwenden, aber in der Praxis ist es nicht einfach, die benötigten Informationen zu finden. Wenn Sie sich tatsächlich am Ort des Wassers und der damit berührenden Oberflächen befinden, der einfachste Weg Um den benetzten Umfang zu finden, müssen alle relevanten Seiten physikalisch gemessen und addiert werden.
In einigen Fällen – wie bei einem Fluss – stellt dies jedoch seine eigenen Probleme dar, und die Schätzung des Umfangs könnte eine praktischere Möglichkeit sein, das Problem anzugehen.
Approximieren als Trapez
In vielen Fällen kann die Querschnittsfläche für Wasser in einem Fluss als Trapezform angenähert werden, wobei die kürzere Seite die Basis entlang des Flussbettes ist. Die Formel zur Ermittlung des benetzten Umfangs lautet in diesem Fall:
P = b + 2 \Bigg(\bigg(\frac{(T - b)}{2}\bigg)^2 + h^2\Bigg)^{1/2}
Wo b ist die Länge der Basis, T ist die Länge des Oberteils (von Bank zu Bank) und ha ist die Wasserhöhe. Auch hier ist es möglicherweise nicht einfach, die Werte dafür zu finden, aber Sie können abschätzen, ob es sonst schwierig ist, die Informationen zu erhalten.
Approximieren als Rechteck
Für ein Rechteck ist es einfacher, den benetzten Umfang zu berechnen, aber die meisten natürlichen Wasserströmungen haben abgewinkelte Ufer und würden daher besser als Trapez angenähert. Wenn Sie jedoch ein Reservoir haben, das als Rechteck angenähert werden kann, ist die Mathematik viel einfacher:
P = b + 2h
Wo b ist die Basis und ha ist die Wasserhöhe.
Approximieren als Kreis
Wenn Sie den Wasserfluss durch ein Rohr oder eine andere Form in Betracht ziehen, die Ihrer Meinung nach genau als Querschnitt eines Kreisteils können Sie den benetzten Umfang mit der Formel für die Länge eines Kreisbogens berechnen.
Wenn Sie für ein Rohr berechnen, kennen Sie wahrscheinlich den Durchmesser (und damit den Radius) des Rohres aus seinen Spezifikationen, was den Prozess erheblich vereinfacht. Die Formel für die Länge des Bogens (mit dem im Bogenmaß gemessenen Winkel) lautet:
P = r
Wo θ der Winkel in der Mitte des Kreises ist, den der Bogen mit Wasser überdeckt und r ist der Radius. Wenn das Wasser beispielsweise die Hälfte des Kreisquerschnitts ausfüllt, ist dies π Bogenmaß, was einen benetzten Umfang von π_r_ = π_d_ / 2 ergibt, wobei d ist der Durchmesser des Rohres.
Mit anderen Worten, erwartungsgemäß beträgt der benetzte Umfang in diesem Fall die Hälfte des Kreisumfangs. Angesichts der Tatsache, dass ein Kreis 2π Radiant hat, hätte ein volles Rohr einen benetzten Umfang von 2 π_r_ – dem Umfang des Kreises.