Monet tekijät vaikuttavat veden virtaukseen joen tai putken läpi, ja yksi tärkeimmistä näistä on hydraulinen säde. Tämä riippuu kotelon koko poikkileikkauksesta ja siitä, mitä kutsutaan kostutettu kehä, joka kertoo sinulle, kuinka suuri osa kotelon seinistä on kosketuksessa veden kanssa.
Märän kehän laskeminen ei ole aina helppoa, koska se riippuu voimakkaasti säiliön muodosta ja vedenpinnasta. Jos et voi mitata kostutettua kehää suoraan, sinun on arvioitava se käyttämällä muotoa, joka vastaa suunnilleen säiliön muotoa.
Mikä on kasteltu kehä?
Joen tai muun vesisäiliön kostutettu kehä on osa säiliön poikkileikkauspinnan kehää. Tarkemmin sanottuna se on poikkileikkausalueen osa, joka on suorassa kosketuksessa veden kanssa, joten se ulottuu koko vesikerroksen ja sivut ylöspäin pisteeseen, joka vastaa veden pintaa vettä.
Tämän selvittäminen eroaa hieman säiliön poikkipinta-alan laskemisesta, vaikka tarvitsemissasi tiedoissa on joitain yhtäläisyyksiä.
Kostutetun kehän laskeminen - yleistä
Kostutetun kehän laskemiseksi sinun on joko arvioitava se tai mitattava jokin tai säiliön jokaisen sivun pituus kosketuksissa veden kanssa. Yleinen kaava kostutetulle kehälle
P = \ sum_i l_i
Missä li on sivun pituus i, ja summa kulkee kaikkien veden kanssa kosketuksissa olevien sivujen yli. Tätä kaavaa on periaatteessa melko yksinkertainen käyttää, mutta käytännössä tarvitsemiesi tietojen löytäminen ei ole helppoa. Yksinkertaisin tapa, jos olet todella veden ja sen kanssa kosketuksissa olevien pintojen paikassa kostutetun kehän löytäminen on mitata fyysisesti kaikki merkitykselliset sivut ja lisätä ne yhteen.
Joissakin tapauksissa - kuten joen kohdalla - tämä kuitenkin aiheuttaa omat ongelmansa, ja kehän arvioiminen voi olla käytännöllisempi tapa ratkaista ongelma.
Arvioidaan trapetsiksi
Monissa tapauksissa jokien veden poikkipinta-alan voidaan arvioida muodostavan trapetsin, jolloin lyhyempi sivu on pohja joen pohjassa. Kaava kostutetun kehän löytämiseksi tässä tapauksessa on:
P = b + 2 \ Bigg (\ bigg (\ frac {(T - b)} {2} \ bigg) ^ 2 + h ^ 2 \ Bigg) ^ {1/2}
Missä b on pohjan pituus, T on yläosan pituus (pankista pankkiin) ja h on veden korkeus. Jälleen näiden arvojen löytäminen ei ehkä ole helppoa, mutta voit arvioida, onko tietojen hankkiminen muuten vaikeaa.
Lähennetään suorakulmiona
Suorakulmio on yksinkertaisempi laskea kostutettu ympärysmitta, mutta useimmilla luonnollisilla vesivirroilla on kulmaiset pankit, joten se olisi paremmin arvioitu trapetsiksi. Kuitenkin, jos sinulla on säiliö, joka voidaan arvioida suorakulmiona, matematiikka on paljon helpompaa:
P = b + 2h
Missä b on perusta ja h on veden korkeus.
Lähes ympyränä
Jos harkitset veden virtausta putken tai muun muodon läpi, jonka mielestäsi voidaan tarkasti arvioida poikkileikkaus ympyrän osasta, voit laskea kostutetun kehän käyttämällä ympyrän kaaren pituuden kaavaa.
Jos lasket putkea, tiedät todennäköisesti putken halkaisijan (ja siten myös säteen) sen teknisistä tiedoista, mikä helpottaa prosessia. Kaaren pituus (kaari mitattuna radiaaneina) on:
P = θr
Missä θ on kulma ympyrän keskellä, jonka peittää kaari, joka sisältää vettä ja r on säde. Esimerkiksi, jos vesi täyttää puolet pyöreästä poikkileikkauksesta, niin on π radiaaneja, jolloin kostutettu kehä on π_r_ = π_d_ / 2, missä d on putken halkaisija.
Toisin sanoen, kuten voit odottaa, kostutettu kehä on tässä tapauksessa puolet ympyrän kehästä. Ottaen huomioon, että ympyrässä on 2π radiaania, koko putken kostutettu kehä on 2 π_r_ - ympyrän kehä.