Open Channel Flow Calculator は、エンジニア、水文学者、環境専門家が開水路内の流速を決定するのに役立つ特殊なツールです。しかし、それは正確には何を意味するのでしょうか?
開水路の流れでは、水は川、運河、放水路などの水路を通って流れ、流れの特性は水路の形状、傾斜、表面粗さなどの要因によって影響されます。このようなシナリオで流速を計算するには、マニングの方程式を利用します。
開水路流量計算式の計算式
マニングの方程式は、開水路流量計算のバックボーンです。これにより、3 つの要素に基づいて開いたチャネル内の流速 (V) を計算できます。 キー パラメータ:
- V (流速): で測定 メートル/秒 (m/s)、これは スピード 水が開いた水路を移動する場所。
- n (マニングの粗さ係数): この無次元定数はチャネルの粗さを反映します。チャネルのタイプが異なれば、粗さ係数も異なります。たとえば、コンクリートの水路は自然の川とは異なる粗さがあります。
- R (油圧半径): このパラメータはメートル (m) で表され、流路の流量伝達能力を表します。流れの断面積を 接液部周囲.
- S (水路床の傾斜): これは水路床の急勾配を表し、メートル/メートル (m/m) で測定されます。
流速(V)の計算式は次のとおりです。
V = (1 / n) * R^(2/3) * S^(0.5)
一般条件と変換
契約期間 | 説明 |
---|---|
断面積 | 水が流れる水路の面積。 |
接液部周囲長 | この 長さ チャンネルの 境界 水と接触している状態。 |
比エネルギー | チャネル内の水の単位重量あたりの総エネルギー。 |
放電(Q) | 単位あたりの水路のセクションを通過する水の体積 時間. |
勾配比 | の比率 チャネル勾配 臨界勾配まで。 |
速度ヘッド(V^2/2g) | 水の単位重量あたりの運動エネルギー。 |
フルード数 | 流れの状態を示す無次元の数値。 |
開水路流量計算機の例
Open Channel Flow Calculator の実際の使用法を説明するために、簡単な例を考えてみましょう。次の値があるとします。
- マニングの粗さ係数 (n) = 0.03
- 油圧半径 (R) = 2 メートル
- 水路床の傾斜 (S) = 0.01 m/m
次の式を使用して、流速 (V) を計算できます。
V = (1 / 0.03) * 2^(2/3) * (0.01)^(0.5) ≈ 0.646 m/s
したがって、この例では、流速は約 0.646 メートル/秒になります。
最も一般的な FAQ
マニングの粗さ係数 (n) は、水路の表面と流れる水の間の粗さまたは摩擦を特徴付ける無次元パラメーターです。自然の河川やコンクリート運河などの水路ごとに粗さ係数が異なるため、これは開水路の流量計算において重要な要素です。 n の値は、マニングの方程式の流速に影響します。
水力半径 (R) は、流れの断面積をチャネルの濡れた周囲長で割ることによって計算できます。これは、チャネルの流れを伝える能力の尺度です。 R の式は次のとおりです。R = Area / Wetted Perimeter
流路床の傾斜 (S) は、開水路の流れの計算における重要なパラメータです。これは流路床の急峻さを表し、流速に直接影響します。傾きが急になると流速が速くなり、傾きが緩やかになると流れが遅くなります。