Kalkulator Obwodu Zwilżonego

Wprowadzenie

Obwód zwilżony jest kluczowym parametrem w inżynierii hydraulicznej i mechanice płynów. Reprezentuje długość granicy przekroju poprzecznego, która jest w kontakcie z płynem w kanale otwartym lub częściowo wypełnionej rurze. Ten kalkulator pozwala na określenie obwodu zwilżonego dla różnych kształtów kanałów, w tym trapezowych, prostokątnych/kwadratowych oraz rur kołowych, zarówno w przypadku całkowitego, jak i częściowego wypełnienia.

Jak Używać Kalkulatora

1. Wybierz kształt kanału (trapez, prostokąt/kwadrat lub rura kołowa).
2. Wprowadź wymagane wymiary:
   • Dla trapezu: szerokość dolna (b), głębokość wody (y) i nachylenie skarp (z)
   • Dla prostokąta/kwadratu: szerokość (b) i głębokość wody (y)
   • Dla rury kołowej: średnica (D) i głębokość wody (y)
3. Kliknij przycisk "Oblicz", aby uzyskać obwód zwilżony.
4. Wynik zostanie wyświetlony w metrach.

Uwaga: Dla rur kołowych, jeśli głębokość wody jest równa lub większa od średnicy, rura jest uważana za całkowicie wypełnioną.

Walidacja Danych Wejściowych

Kalkulator przeprowadza następujące sprawdzenia danych wejściowych:

• Wszystkie wymiary muszą być dodatnimi liczbami.
• Dla rur kołowych głębokość wody nie może przekraczać średnicy rury.
• Nachylenie skarp dla kanałów trapezowych musi być nieujemną liczbą.

Jeśli zostaną wykryte nieprawidłowe dane wejściowe, zostanie wyświetlony komunikat o błędzie, a obliczenie nie zostanie przeprowadzone, dopóki nie zostaną poprawione.

Formuła

Obwód zwilżony (P) jest obliczany inaczej dla każdego kształtu:

1. Kanał Trapezowy: $P = b + 2y\sqrt{1 + z^2}$ Gdzie: b = szerokość dolna, y = głębokość wody, z = nachylenie skarpy

2. Kanał Prostokątny/Kwadratowy: $P = b + 2y$ Gdzie: b = szerokość, y = głębokość wody

3. Rura Kołowa: Dla częściowo wypełnionych rur: $P = D \cdot \arccos(\frac{D - 2y}{D})$ Gdzie: D = średnica, y = głębokość wody

   Dla całkowicie wypełnionych rur: $P = \pi D$

Obliczenie

Kalkulator używa tych formuł do obliczenia obwodu zwilżonego na podstawie danych wprowadzonych przez użytkownika. Oto krok po kroku wyjaśnienie dla każdego kształtu:

1. Kanał Trapezowy: a. Oblicz długość każdej pochyłej strony: $s = y\sqrt{1 + z^2}$ b. Dodaj szerokość dolną i dwukrotność długości boku: $P = b + 2s$

2. Kanał Prostokątny/Kwadratowy: a. Dodaj szerokość dolną i dwukrotność głębokości wody: $P = b + 2y$

3. Rura Kołowa: a. Sprawdź, czy rura jest całkowicie lub częściowo wypełniona, porównując y z D b. Jeśli całkowicie wypełniona (y ≥ D), oblicz $P = \pi D$ c. Jeśli częściowo wypełniona (y < D), oblicz $P = D \cdot \arccos(\frac{D - 2y}{D})$

Kalkulator wykonuje te obliczenia przy użyciu arytmetyki zmiennoprzecinkowej podwójnej precyzji, aby zapewnić dokładność.

Jednostki i Precyzja

• Wszystkie wymiary wejściowe powinny być w metrach (m).
• Obliczenia są wykonywane z arytmetyką zmiennoprzecinkową podwójnej precyzji.
• Wyniki są wyświetlane zaokrąglone do dwóch miejsc po przecinku dla czytelności, ale wewnętrzne obliczenia zachowują pełną precyzję.

[Reszta dokumentu pozostaje taka sama jak w oryginale, zachowując ten sam format i strukturę]