Sok tényező befolyásolja a víz áramlását egy folyón vagy csövön keresztül, és ezek közül az egyik legfontosabb a hidraulikus sugár. Ez a burkolat teljes keresztmetszeti területétől és az ún nedvesített kerülete, amely lényegében megmondja, hogy a burkolat falai mekkora részben érintkeznek vízzel.
A nedvesített kerület kiszámítása nem mindig egyszerű, mert erősen függ a tározó alakjától és a vízszinttől. Ha nem tudja közvetlenül megmérni a nedvesített kerületet, akkor azt egy olyan alakzat segítségével kell megbecsülnie, amely nagyjából megfelel a tározó alakjának.
Mi az a nedvesített kerület?
A folyó vagy más víztartály nedvesített kerülete része a tartály keresztmetszeti területének. Pontosabban: a keresztmetszeti területnek a vízzel közvetlenül érintkező része, így van a víz medre mentén és az oldalain felfelé egészen addig a pontig terjed, amely megfelel a víz felszínének víz.
Ennek kiderítése kissé eltér a tartály keresztmetszeti területének kiszámításától, annak ellenére, hogy a szükséges információk tekintetében van némi hasonlóság.
A nedvesített kerület kiszámítása - általános
A nedvesített kerület kiszámításához vagy meg kell becsülnie, vagy meg kell mérnie a víz vagy a vízzel érintkező folyó vagy konténer mindkét oldalának hosszát. A nedvesített kerület általános képlete P az:
P = \ sum_i l_i
Hol lén az oldal hossza én, és az összeg a vízzel érintkező összes oldalon átfut. Ez a képlet elvileg meglehetősen egyszerű, de a gyakorlatban a szükséges információk megtalálása nem könnyű. Ha valóban a víz és a vele érintkező felületek helyén van, akkor a legegyszerűbb módon a nedvesített kerület megtalálása az összes érintett oldal fizikai megmérését és összeadását jelenti.
Bizonyos esetekben azonban - például egy folyó esetében - ez saját problémákat vet fel, és a kerület becslése praktikusabb módszer lehet a probléma kezelésére.
Körülbelül trapéz alakú
Sok esetben a víz keresztmetszete a folyóban megközelítőleg trapéz formájú lehet, a rövidebb oldal pedig a meder alja. A nedvesített kerület megtalálásának képlete ebben az esetben:
P = b + 2 \ Bigg (\ bigg (\ frac {(T - b)} {2} \ bigg) ^ 2 + h ^ 2 \ Bigg) ^ {1/2}
Hol b az alap hossza, T a teteje hossza (bankról bankra) és h a víz magassága. Megint nem biztos, hogy ezeknek az értékeinek megtalálása egyszerű, de megbecsülheti, ha másként nehéz megszerezni az információkat.
Téglalapként közelítve
A téglalap egyszerűbb kiszámítani a nedvesített kerületet, de a legtöbb természetes vízáramlásnak ferde partja van, ezért trapézként jobban megközelíthető lenne. Ha azonban van egy téglalapként megközelíthető tározója, a matematika sokkal könnyebb:
P = b + 2h
Hol b az alapja és h a víz magassága.
Körként közelítve
Ha fontolóra veszi a víz áramlását egy csövön keresztül, vagy egy másik alakzaton keresztül, amely szerinte pontosan megközelíthető, mint a a kör egy részének keresztmetszete, kiszámíthatja a nedvesített kerületet a kör íve hosszának képletével.
Ha egy csőre számol, valószínűleg meg fogja tudni a cső átmérőjét (és így a sugarát) a specifikációi alapján, ami sokkal megkönnyíti a folyamatot. Az ív hosszának képlete (radiánban mért szöggel):
P = θr
Hol θ a vizet tartalmazó ív által lefedett kör közepének szöge és r a sugár. Például, ha a víz a kör keresztmetszetének felét kitölti, akkor ez az π radiánok, így nedvesített kerülete π_r_ = π_d_ / 2, ahol d a cső átmérője.
Más szavakkal, amint az várható volt, a nedvesített kerület ebben az esetben a kör kerületének fele. Tekintettel arra, hogy egy körben 2π radián van, egy teljes cső nedvesített kerülete 2 π_r_ - a kör kerülete.