Mange faktorer påvirker strømmen av vann gjennom en elv eller et rør, og en av de viktigste av disse er den hydrauliske radiusen. Dette avhenger av det totale tverrsnittsarealet til innhegningen og det som kalles fuktet omkrets, som i hovedsak forteller deg hvor mye av veggene i kabinettet som er i kontakt med vann.
Det er ikke alltid lett å beregne den fuktede omkretsen, fordi det avhenger sterkt av reservoarets form og vannstanden. Hvis du ikke direkte kan måle den fuktede omkretsen, må du estimere den ved hjelp av en form som omtrent samsvarer med reservoarets form.
Hva er en fuktet omkrets?
Den fuktede omkretsen av en elv eller annen vannbeholder er en del av omkretsen av beholderens tverrsnittsareal. For å være mer presis, er det den delen av tverrsnittsområdet som er i direkte kontakt med vannet, så det strekker seg langs vannet av vannet, og opp sidene til det punktet som tilsvarer overflaten av vann.
Å finne ut av dette er litt annerledes enn å beregne tverrsnittsarealet til containeren, selv om det er noen likheter når det gjelder informasjonen du trenger.
Beregning av fuktet omkrets - generelt
For å beregne den fuktede omkretsen, må du enten estimere den eller måle lengden på hver av sidene av elven eller beholderen i kontakt med vannet. Den generelle formelen for en fuktet omkrets P er:
P = \ sum_i l_i
Hvor lJeg er lengden på siden Jeg, og summen går over alle sidene i kontakt med vannet. Denne formelen er ganske grei å bruke i prinsippet, men det er i praksis ikke lett å finne informasjonen du trenger. Hvis du faktisk befinner deg på vannet og overflatene i kontakt med det, den enkleste måten å finne den fuktede omkretsen er å måle alle relevante sider fysisk og legge dem sammen.
I noen tilfeller, men som for en elv, gir dette sine egne problemer, og estimering av omkretsen kan være en mer praktisk måte å løse problemet på.
Omtrentlig som en trapes
I mange tilfeller kan tverrsnittsarealet for vann i en elv tilnærmes til å danne en trapes, med den kortere siden som base langs elveleiet. Formelen for å finne fuktet omkrets i dette tilfellet er:
P = b + 2 \ Bigg (\ bigg (\ frac {(T - b)} {2} \ bigg) ^ 2 + h ^ 2 \ Bigg) ^ {1/2}
Hvor b er lengden på basen, T er lengden på toppen (fra bank til bank) og h er høyden på vannet. Igjen, det kan ikke være lett å finne verdiene for disse, men du kan anslå om det ellers er vanskelig å få tak i informasjonen.
Omtrentlig som et rektangel
Et rektangel er enklere å beregne den fuktede omkretsen for, men de fleste naturlige vannstrømmer har vinklede bredder, og det er derfor bedre å tilnærme dem som en trapes. Men hvis du har et reservoar som kan tilnærmes som et rektangel, er matematikken mye lettere:
P = b + 2t
Hvor b er basen og h er høyden på vannet.
Omtrentlig som en sirkel
Hvis du vurderer strømmen av vann gjennom et rør, eller gjennom en annen form, tror du kan tilnærmes nøyaktig som tverrsnitt av en del av en sirkel, kan du beregne den fuktede omkretsen ved hjelp av formelen for lengden på en sirkelbue.
Hvis du beregner for et rør, vil du sannsynligvis kjenne rørets diameter (og dermed radiusen) fra spesifikasjonene, noe som gjør prosessen mye enklere. Formelen for buelengden (med vinkelen målt i radianer) er:
P = θr
Hvor θ er vinkelen i midten av sirkelen dekket av buen som inneholder vann og r er radius. For eksempel, hvis vannet fyller halvparten av det sirkulære tverrsnittet, er dette π radianer, noe som gir en fuktet omkrets på π_r_ = π_d_ / 2, hvor d er rørets diameter.
Med andre ord, som du forventer, er den fuktede omkretsen i dette tilfellet halv sirkelens omkrets. Gitt at det er 2π radianer i en sirkel, vil et fullt rør ha en fuktet omkrets på 2 π_r_ - sirkelens omkrets.