Veel factoren beïnvloeden de stroming van water door een rivier of pijpleiding, en een van de belangrijkste hiervan is de hydraulische radius. Dit hangt af van de totale dwarsdoorsnede van de behuizing en wat de. wordt genoemd bevochtigde omtrek, die u in wezen vertelt hoeveel van de wanden van de behuizing in contact zijn met water.
Het berekenen van de natte omtrek is niet altijd eenvoudig, omdat dit sterk afhankelijk is van de vorm van het reservoir en het waterniveau. Als u de bevochtigde omtrek niet direct kunt meten, moet u deze schatten met een vorm die ongeveer overeenkomt met de vorm van het reservoir.
Wat is een bevochtigde omtrek?
De bevochtigde omtrek van een rivier of andere container met water maakt deel uit van de omtrek van het dwarsdoorsnede-oppervlak van de container. Om preciezer te zijn, het is het deel van de dwarsdoorsnede dat in direct contact staat met het water, dus het is strekt zich uit langs de waterbodem, en langs de zijkanten tot het punt dat overeenkomt met het oppervlak van de water.
Dit uitzoeken is iets anders dan het berekenen van het dwarsdoorsnede-oppervlak van de container, ook al zijn er enkele overeenkomsten in termen van de informatie die u nodig hebt.
De bevochtigde omtrek berekenen - Algemeen
Om de bevochtigde omtrek te berekenen, moet u deze schatten of de lengte meten van elk van de zijden van de rivier of container die in contact staat met het water. De algemene formule voor een bevochtigde omtrek P is:
P= \sum_i l_i
Waar ikik is de lengte van de zijkant? ik, en de som loopt over alle zijden in contact met het water. Deze formule is in principe vrij eenvoudig te gebruiken, maar in de praktijk is het niet eenvoudig om de informatie te vinden die je nodig hebt. Als u zich daadwerkelijk op de locatie van het water bevindt en de oppervlakken die ermee in contact komen, is dit de eenvoudigste manier om de bevochtigde omtrek te vinden, moet u alle relevante zijden fysiek meten en ze bij elkaar optellen.
In sommige gevallen, zoals bij een rivier, levert dit echter zijn eigen problemen op, en het schatten van de omtrek kan een meer praktische manier zijn om het probleem aan te pakken.
Benaderen als een trapezium
In veel gevallen kan het dwarsdoorsnede-oppervlak voor water in een rivier worden benaderd als een trapezium, met de kortere zijde als basis langs de rivierbedding. De formule voor het vinden van de bevochtigde omtrek is in dit geval:
P = b + 2 \Bigg(\bigg(\frac{(T - b)}{2}\bigg)^2 + h^2\Bigg)^{1/2}
Waar b is de lengte van de basis, T is de lengte van de bovenkant (van bank tot bank) en h is de hoogte van het water. Nogmaals, het vinden van de waarden hiervoor is misschien niet eenvoudig, maar u kunt inschatten of het anders moeilijk is om de informatie te verkrijgen.
Benaderen als een rechthoek
Een rechthoek is eenvoudiger om de bevochtigde omtrek voor te berekenen, maar de meeste natuurlijke waterstromen hebben schuine oevers en kunnen daarom beter worden benaderd als een trapezium. Als u echter een reservoir heeft dat kan worden benaderd als een rechthoek, is de wiskunde veel eenvoudiger:
P = b + 2h
Waar b is de basis en h is de hoogte van het water.
Benaderen als een cirkel
Als je de stroming van water door een pijp overweegt, of door een andere vorm waarvan je denkt dat deze nauwkeurig kan worden benaderd als de doorsnede van een deel van een cirkel, kunt u de bevochtigde omtrek berekenen met behulp van de formule voor de lengte van een cirkelboog.
Als je voor een pijp rekent, weet je waarschijnlijk de diameter (en dus de straal) van de pijp uit de specificaties, wat het proces veel eenvoudiger maakt. De formule voor de lengte van de boog (met de hoek gemeten in radialen) is:
P = θr
Waar θ is de hoek in het middelpunt van de cirkel die wordt bedekt door de boog die water bevat en r is de straal. Als het water bijvoorbeeld de helft van de cirkelvormige doorsnede vult, is dit: π radialen, wat een natte omtrek geeft van π_r_ = π_d_ / 2, waarbij, d is de diameter van de pijp.
Met andere woorden, zoals je zou verwachten, is de bevochtigde omtrek in dit geval de helft van de omtrek van de cirkel. Gegeven dat er 2π radialen in een cirkel zijn, zou een volledige pijp een natte omtrek hebben van 2 π_r_ - de omtrek van de cirkel.