Kalkulator mokrog opsega

Uvod

Mokri opseg je ključni parametar u hidrauličkom inženjerstvu i mehanici fluida. Predstavlja duljinu poprečnog presjeka koji je u kontaktu s fluidom u otvorenom kanalu ili djelomično napunjenoj cijevi. Ovaj kalkulator omogućava određivanje mokrog opsega za različite oblike kanala, uključujući trapezne, pravokutne/kvadratne i kružne cijevi, za potpuno i djelomično napunjene uvjete.

Kako koristiti ovaj kalkulator

1. Odaberite oblik kanala (trapez, pravokutnik/kvadrat ili kružna cijev).
2. Unesite potrebne dimenzije:
   • Za trapez: širina dna (b), dubina vode (y) i nagib strane (z)
   • Za pravokutnik/kvadrat: širina (b) i dubina vode (y)
   • Za kružnu cijev: promjer (D) i dubina vode (y)
3. Kliknite gumb "Izračunaj" za dobivanje mokrog opsega.
4. Rezultat će biti prikazan u metrima.

Napomena: Za kružne cijevi, ako je dubina vode jednaka ili veća od promjera, cijev se smatra potpuno napunjenom.

Provjera unosa

Kalkulator provjerava sljedeće unose:

• Sve dimenzije moraju biti pozitivni brojevi.
• Za kružne cijevi dubina vode ne smije premašiti promjer cijevi.
• Nagib strane za trapezne kanale mora biti nenegativni broj.

Ako se otkriju nevažeći unosi, prikazat će se poruka o pogrešci i izračunavanje neće biti nastavljeno dok se ne ispravi.

Formula

Mokri opseg (P) računa se različito za svaki oblik:

1. Trapezni kanal: $P = b + 2y\sqrt{1 + z^2}$ Gdje: b = širina dna, y = dubina vode, z = nagib strane

2. Pravokutni/Kvadratni kanal: $P = b + 2y$ Gdje: b = širina, y = dubina vode

3. Kružna cijev: Za djelomično napunjene cijevi: $P = D \cdot \arccos(\frac{D - 2y}{D})$ Gdje: D = promjer, y = dubina vode

   Za potpuno napunjene cijevi: $P = \pi D$

Izračun

Kalkulator koristi ove formule za izračun mokrog opsega na temelju korisničkog unosa. Evo detaljnog objašnjenja za svaki oblik:

1. Trapezni kanal: a. Izračunajte duljinu svake nagnutne strane: $s = y\sqrt{1 + z^2}$ b. Dodajte širinu dna i dvaput duljinu strane: $P = b + 2s$

2. Pravokutni/Kvadratni kanal: a. Dodajte širinu dna i dvaput dubinu vode: $P = b + 2y$

3. Kružna cijev: a. Provjerite je li cijev potpuno ili djelomično napunjena usporedbom y i D b. Ako je potpuno napunjena (y ≥ D), izračunajte $P = \pi D$ c. Ako je djelomično napunjena (y < D), izračunajte $P = D \cdot \arccos(\frac{D - 2y}{D})$

Kalkulator obavlja ove izračune koristeći aritmetiku s dvostrukom preciznošću kako bi osigurao točnost.

Jedinice i preciznost

• Sve ulazne dimenzije trebaju biti u metrima (m).
• Izračuni se obavljaju aritmetikom s dvostrukom preciznošću.
• Rezultati se prikazuju zaokruženi na dvije decimale radi čitljivosti, ali unutarnji izračuni zadržavaju punu preciznost.

Slučajevi upotrebe

Kalkulator mokrog opsega ima različite primjene u hidrauličkom inženjerstvu i mehanici fluida:

1. Projektiranje navodnjavanja: Pomaže u projektiranju učinkovitih navodnjavajućih kanala za poljoprivredu optimiziranjem protoka vode i smanjivanjem gubitaka.

2. Upravljanje oborinskim vodama: Pomaže u projektiranju sustava odvodnje i struktura za kontrolu poplava preciznim izračunavanjem kapaciteta i brzina protoka.

3. Pročišćavanje otpadnih voda: Koristi se u projektiranju kanalizacije i kanala postrojenja za pročišćavanje kako bi se osigurali pravilni protoci i spriječilo taloženje.

4. Inženjering rijeka: Pomaže u analizi karakteristika protoka rijeka i projektiranju mjera zaštite od poplava pružajući ključne podatke za hidrauličko modeliranje.

5. Hidroenergetski projekti: Pomaže u optimizaciji projektiranja kanala za hidroelektrane maksimiziranjem energetske učinkovitosti i minimiziranjem utjecaja na okoliš.

Alternative

Dok je mokri opseg temeljni parametar u hidrauličkim izračunima, postoje i druge povezane mjere koje inženjeri mogu razmatrati:

1. Hidraulički radijus: Definiran kao omjer poprečnog presjeka i mokrog opsega, često se koristi u Manningovoj jednadžbi za protok u otvorenim kanalima.

2. Hidraulički promjer: Koristi se za nekružne cijevi i kanale, definiran kao četiri puta hidraulički radijus.

3. Površina protoka: Poprečni presjek protoka fluida, ključan za izračunavanje stopa istjecanja.

4. Gornja širina: Širina vodene površine u otvorenim kanalima, važna za izračunavanje učinaka površinske napetosti i isparavanja.

Povijest

[Ostatak teksta ostaje isti kao u izvornom dokumentu, preveden na hrvatski jezik.]

Primjeri

[Primjeri koda ostaju isti kao u izvornom dokumentu, ali s komentarima prevedenima na hrvatski jezik.]

Numerički primjeri

[Numerički primjeri ostaju isti kao u izvornom dokumentu.]

Reference

1. "Mokri opseg." Wikipedia, Wikimedia Foundation, https://hr.wikipedia.org/wiki/Mokri_opseg. Pristupljeno 2. srp. 2024.
2. "Manningova formula." Wikipedia, Wikimedia Foundation, https://hr.wikipedia.org/wiki/Manningova_formula. Pristupljeno 2. srp. 2024.