Hydraulický průměr - Hydraulic diameter - Wikipedia

The hydraulický průměr, $D H$ , je běžně používaný termín při manipulaci tok v nekruhových trubkách a kanálech. Pomocí tohoto výrazu lze vypočítat mnoho věcí stejným způsobem jako u kulaté trubice. Je definován jako^[1]^[2]

{ displaystyle D _ { text {H}} = { frac {4A} {P}},}

kde

A

je průřez oblast toku,

P

je navlhčený obvod průřezu.

Intuitivněji lze hydraulický průměr chápat jako funkci hydraulického poloměru $R H$ , který je definován jako průřezová plocha kanálu dělená navlhčeným obvodem. Zde smáčený obvod zahrnuje všechny povrchy, na které působí smykové napětí z kapaliny.^[3]

{ displaystyle R _ { text {H}} = { frac {A} {P}},}

{ displaystyle D _ { text {H}} = 4R _ { text {H}},}

Pamatujte, že v případě kruhového potrubí

{ displaystyle D _ { text {H}} = { frac {4 pi R ^ {2}} {2 pi R}} = 2R}

Potřeba hydraulického průměru vzniká v důsledku použití jediného rozměru v případě bezrozměrné množství jako Reynoldsovo číslo, které upřednostňují jedinou proměnnou pro analýzu toku před množinou proměnných uvedených v tabulce. The Manningův vzorec obsahuje množství zvané hydraulický poloměr. Navzdory tomu, co název může naznačovat, je hydraulický průměr ne dvojnásobný hydraulický poloměr, ale čtyřikrát větší.

Hydraulický průměr se používá hlavně pro výpočty zahrnující turbulentní proudění. Sekundární toky lze pozorovat v nekruhových potrubích v důsledku turbulence smykové napětí v turbulentním proudu. Hydraulický průměr se také používá při výpočtu přenosu tepla při problémech s vnitřním tokem.

Seznam hydraulických průměrů


Geometrie	Hydraulický průměr	Komentář
Kruhová trubice	${ displaystyle D _ { text {H}} = { frac {4 cdot { frac { pi D ^ {2}} {4}}} { pi D}} = D}$	U kruhové trubky je hydraulický průměr jednoduše průměr trubky.
Mezikruží	${ displaystyle D _ { text {H}} = { frac {4 cdot { frac { pi (D _ { text {out}} ^ {2} -D _ { text {in}} ^ {2 })} {4}}} { pi (D _ { text {out}} + D _ { text {in}})}} = D _ { text {out}} - D _ { text {in}} }$
Čtvercový kanál	${ displaystyle D _ { text {H}} = { frac {4a ^ {2}} {4a}} = a}$	tady $A$ představuje délku strany, nikoli plochu průřezu
Obdélníkové potrubí (plně naplněné). Potrubí je uzavřeno tak, aby navlhčený obvod sestával ze 4 stran potrubí.	${ displaystyle D _ { text {H}} = { frac {4ab} {2 (a + b)}} = { frac {2ab} {a + b}}}$	Pro omezující případ velmi širokého potrubí, tj. Štěrbiny šířky $b$ , kde $b ≫ A$ , pak $D H = 2 A$ .
Kanál vody nebo částečně naplněný obdélníkový kanál. Otevřete shora podle definice tak, aby zvlhčený obvod sestával ze 3 stran potrubí (2 na straně a základně).	${ displaystyle D _ { text {H}} = { frac {4ab} {2a + b}}}$	Pro omezující případ velmi širokého potrubí, tj. Štěrbiny šířky $b$ , kde $b ≫ A$ , a $A$ je tedy hloubka vody $D H = 4 A$ .

Pro plně naplněné potrubí nebo potrubí, jehož průřez je a pravidelný mnohoúhelník, hydraulický průměr odpovídá průměru ${ displaystyle D}$ kruhu napsaný v rámci navlhčený obvod To lze vidět následovně: ${ displaystyle N}$ -stranný pravidelný mnohoúhelník je spojením ${ displaystyle N}$ trojúhelníky, každý o výšce ${ displaystyle D / 2}$ a základna ${ displaystyle B = D tan ( pi / N)}$ Každý takový trojúhelník přispívá ${ displaystyle BD / 4}$ na celkovou plochu a ${ displaystyle B}$ do celkového obvodu, dávat