حاسبة نصف القطر الهيدروليكي (+ المحيط المبلل) - مساحة المقطع العرضي

النصف القطر المائي هو معامل أساسي في الهندسة المائية، ويستخدم في العديد من الحسابات المتعلقة بتدفق السوائل في القنوات المفتوحة أو الأنابيب.

الخلفية التاريخية

تطور مفهوم النصف القطر المائي كجزء من دراسة ميكانيكا الموائع، وهو فرع من الفيزياء يتعامل مع سلوك الموائع (السوائل والغازات والبلازما) وتفاعلاتها مع القوى ومحيطها. وقد كان معاملًا بالغ الأهمية لتصميم القنوات والمجاري وأنابيب الصرف الصحي وغيرها من الهياكل التي يمثل فيها تدفق السوائل مصدر قلق.

صيغة الحساب

يحسب نصف القطر المائي (R) باستخدام الصيغة التالية:

\[ R = \frac{A}{P} \]

حيث:

• \( A \) هي مساحة المقطع العرضي للتدفق (م²).
• \( P \) هي المحيط المبلل، وهو طول الخط الذي يلامس فيه السائل القناة (م).

مثال على الحساب

ضع في اعتبارك قناة مستطيلة حيث:

• مساحة المقطع العرضي (A) = 10 م²
• المحيط المبلل (P) = 14 م

باستخدام الصيغة:

\[ R = \frac{10}{14} = 0.7142857143 \text{ م} \]

وبالتالي، فإن نصف القطر المائي للقناة يبلغ تقريبًا 0.7143 متر.

أهمية وسيناريوهات الاستخدام

يُعد النصف القطر المائي مهمًا لـ:

1. تصميم الهياكل المائية: يستخدم في تصميم القنوات والأنابيب وغيرها من الهياكل لتدفق السوائل بكفاءة.
2. التحليل المائي: يستخدمه المهندسون لتحليل خصائص التدفق وتحديد المعاملات المائية الأخرى.
3. إدارة البيئة: يساعد فهم تدفق السوائل في إدارة الموارد المائية والحفاظ على البيئة.

الأسئلة الشائعة

1. لماذا يُعد النصف القطر المائي مهمًا في ميكانيكا الموائع؟

   • إنه عامل رئيسي في تحديد سرعة التدفق وسعة القنوات والأنابيب.

2. كيف يؤثر شكل القناة على نصف قطرها المائي؟

   • ستختلف الأشكال المختلفة في محيطها المبلل لنفس مساحة المقطع العرضي، مما يؤثر على نصف القطر المائي.

3. هل يمكن استخدام نصف القطر المائي لكل من التدفقات الطبقية والاضطرابية؟

   • نعم، فهو ينطبق في الحسابات لكلا نوعي أنظمة التدفق.