濡れ周長計算機

はじめに

濡れ周長は、水理工学および流体力学における重要なパラメータです。これは、開水路または部分的に満たされたパイプ内で流体と接触する断面境界の長さを表します。この計算機は、台形、長方形/正方形、円形パイプなど、さまざまな水路形状の濡れ周長を決定することができます。

使用方法

1. 水路の形状を選択（台形、長方形/正方形、または円形パイプ）
2. 必要な寸法を入力：
   • 台形の場合：底面幅（b）、水深（y）、側面勾配（z）
   • 長方形/正方形の場合：幅（b）と水深（y）
   • 円形パイプの場合：直径（D）と水深（y）
3. 「計算」ボタンをクリックして濡れ周長を取得
4. 結果はメートル単位で表示されます

注意：円形パイプの場合、水深が直径以上の場合、パイプは満水とみなされます。

入力検証

計算機は以下のユーザー入力をチェックします：

• すべての寸法は正の数値でなければなりません。
• 円形パイプの場合、水深はパイプ直径を超えてはいけません。
• 台形水路の側面勾配は非負の数値でなければなりません。

無効な入力が検出された場合、エラーメッセージが表示され、修正されるまで計算は進行しません。

計算式

濡れ周長（P）は、各形状によって異なる方法で計算されます：

1. 台形水路： $P = b + 2y\sqrt{1 + z^2}$ ここで：b = 底面幅、y = 水深、z = 側面勾配

2. 長方形/正方形水路： $P = b + 2y$ ここで：b = 幅、y = 水深

3. 円形パイプ： 部分的に満たされたパイプの場合： $P = D \cdot \arccos(\frac{D - 2y}{D})$ ここで：D = 直径、y = 水深

   満水の場合： $P = \pi D$

計算

計算機は、ユーザーの入力に基づいてこれらの式を使用して濡れ周長を計算します。各形状の詳細な手順は以下の通りです：

1. 台形水路： a. 各斜面の長さを計算：$s = y\sqrt{1 + z^2}$ b. 底面幅と2倍の側面長さを加算：$P = b + 2s$

2. 長方形/正方形水路： a. 底面幅と2倍の水深を加算：$P = b + 2y$

3. 円形パイプ： a. yとDを比較して、パイプが満水か部分的に満たされているかをチェック b. 満水の場合（y ≥ D）、$P = \pi D$ を計算 c. 部分的に満たされている場合（y < D）、$P = D \cdot \arccos(\frac{D - 2y}{D})$ を計算

計算機は、精度を確保するためにダブル精度浮動小数点演算を使用します。

単位と精度

• すべての入力寸法はメートル（m）単位
• ダブル精度浮動小数点演算で計算
• 結果は読みやすさのため小数点以下2桁に丸められますが、内部計算は完全な精度を維持

使用例

（以下、原文と同様の構造で続く）