Der Rechner für benetzte Perimeter ist ein unverzichtbares Werkzeug für Ingenieure, Hydrologen und Umweltwissenschaftler, die sich mit Wassermanagement und Wasserbau befassen. Es berechnet den Umfang eines Kanals oder Rohrs, der in direktem Kontakt mit Wasser steht. Diese Messung ist entscheidend für die Bestimmung des hydraulischen Radius, der für die Analyse von Flüssigkeiten von entscheidender Bedeutung ist Fluss Dynamik, Erosionspotenzial und Sedimenttransport in verschiedenen Gewässern wie Flüssen, Kanälen und Abwassersystemen.
Formel des benetzten Umfangsrechners
1. Rechteckiger Kanal:
Für einen rechteckigen Kanal ist die Formel zur Berechnung des benetzten Umfangs einfach. Es erfordert die Breite des Kanals (b) und die Wassertiefe (y). Die Formel lautet:
Pw = b + 2y
Diese Gleichung addiert die Breite des Kanals zur doppelten Wassertiefe, die mit dem Kanal in Kontakt steht Grenze.
2. Trapezförmiger Kanal:
Trapezförmige Kanäle sind aufgrund ihrer geneigten Seiten komplexer. Die Formel berücksichtigt die Bodenbreite (b), die Wassertiefe (y) und den Seitenneigungswinkel (z) als:
Pw = b + 2y√(1 + z^2)
Hier ist z das Tangente des Seitenneigungswinkels, was etwas mehr Berechnung erfordert, um den gesamten Kontaktumfang zu verstehen.
3. Dreieckiger Kanal:
Ähnlich wie trapezförmige Kanäle, jedoch ohne Bodenbreite, hängt der benetzte Umfang eines dreieckigen Kanals ausschließlich von der Wassertiefe (y) und dem Seitenneigungswinkel (z) ab:
Pw = 2y√(1 + z^2)
Diese Formel ist nützlich für Kanäle mit scharfem Winkel, bei denen die Wassertiefe und das Gefälle unterschiedlich sind Haupt Faktoren.
4. Teilweise gefülltes Rohr:
Die Berechnung des benetzten Umfangs für ein teilweise gefülltes Rohr erfordert den Rohrradius (r) und den Mittelpunktswinkel (θ) im Bogenmaß, den das Wasser einnimmt, mit:
θ = 2 * arccos [(r – h) / r]
Pw = r * θ
Dies betrifft Situationen, in denen Rohre nicht vollständig gefüllt sind, was in Abwassersystemen häufig vorkommt.
Weitere Hinweise:
- Diese Formeln gehen von gleichmäßigen Strömungsbedingungen aus.
- Der hydraulische Radius, der für die Flüssigkeitsströmungsanalyse von entscheidender Bedeutung ist, ist die benetzte Fläche geteilt durch den benetzten Umfang.
Nützliche Tabellen und Rechner
| Kanalform | Abmessungen | Formel für den benetzten Umfang | Beispielrechnung | Benetzter Umfang (Meter) |
|---|---|---|---|---|
| rechteckig | Breite = 10 m, Tiefe = 3 m | Pw = b + 2y | Pw = 10 + 2*3 | 16 |
| Trapez | Bodenbreite = 5 m, Tiefe = 3 m, Neigung = 45° (z=1) | Pw = b + 2y√(1 + z^2) | Pw = 5 + 2*3√(1 + 1^2) | 13.46 |
| Dreikant | Tiefe = 3 m, Neigung = 45° (z=1) | Pw = 2y√(1 + z^2) | Pw = 2*3√(1 + 1^2) | 8.49 |
| Teilweise gefülltes Rohr | Radius = 2 m, Wasserhöhe = 1.5 m | Pw = r * θ (θ im Bogenmaß) | Pw = 2 * 2 * arccos[(2-1.5)/2] | 3.14 * θ (Berechnetes θ) |
Anmerkungen:
- Die Schräglage für trapezförmige und dreieckige Kanäle wird als „z“ dargestellt, was dem Tangens des Winkels entspricht. Für eine Neigung von 45° ist z=1.
- θ für das teilweise gefüllte Rohr wird nach der Formel berechnet: θ = 2 * arccos [(r – h) / r]. Der endgültige Umfang hängt vom spezifischen Wert von θ ab, der aus der Wasserhöhe berechnet wird.
- Diese Beispiele gehen von Standardbedingungen und einfachen Berechnungen aus, um zu veranschaulichen, wie sich unterschiedliche Formen und Abmessungen auf den benetzten Umfang auswirken.
Beispiel eines Rechners für den benetzten Umfang
Lassen Sie uns dies anhand eines einfachen Beispiels veranschaulichen: Berechnen Sie den benetzten Umfang für einen rechteckigen Kanal mit einer Breite von 10 Metern und einer Wassertiefe von 3 Metern. Verwendung der Formel für einen rechteckigen Kanal:
Pw = 10 + 2*3 = 16 Meter
Dieses Beispiel zeigt deutlich, wie die Formel in einem realen Szenario angewendet wird, wodurch das Konzept leichter verständlich wird.
Die häufigsten FAQs
A: Der benetzte Umfang ist entscheidend für die Bestimmung des hydraulischen Radius, der für die Berechnung der Strömungsgeschwindigkeit von entscheidender Bedeutung ist. Scherbeanspruchungund die Gesamteffizienz von Wasserfördersystemen.
A: Diese Formeln decken die meisten typischen Szenarien im Wasserbau ab, einschließlich rechteckiger, trapezförmiger, dreieckiger Kanäle und teilweise gefüllter Rohre. Bei sehr unregelmäßigen Formen kann jedoch eine detailliertere Analyse erforderlich sein.
A: In trapezförmigen und dreieckigen Kanälen hat der Neigungswinkel erhebliche Auswirkungen auf den benetzten Umfang. Ein steileres Gefälle vergrößert den Umfang aufgrund der größeren Kontaktfläche mit Wasser, was sich auf die Strömungsdynamik und Berechnungen im Zusammenhang mit dem Sedimenttransport und dem Kanal auswirken kann Stabilität.