Kalkulator Zwilżonego Obwodu

Wprowadzenie

Zwilżony obwód jest kluczowym parametrem w inżynierii hydraulicznej i mechanice płynów. Reprezentuje długość granicy przekroju poprzecznego, która pozostaje w kontakcie z płynem w otwartym kanale lub częściowo wypełnionej rurze. Ten kalkulator pozwala na określenie zwilżonego obwodu 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 (trapezowy, prostokątny/kwadratowy lub rura kołowa).
2. Wprowadź wymagane wymiary:
   • Dla kanału trapezowego: szerokość dolnej podstawy (b), głębokość wody (y) i nachylenie skarpy (z)
   • Dla kanału prostokątnego/kwadratowego: szerokość (b) i głębokość wody (y)
   • Dla rury kołowej: średnica (D) i głębokość wody (y)
3. Kliknij przycisk "Oblicz", aby uzyskać zwilżony obwód.
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 skarpy dla kanałów trapezowych musi być nieujemną liczbą.

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

Formuła

Zwilżony obwód (P) jest obliczany inaczej dla każdego kształtu:

1. Kanał Trapezowy: $P = b + 2y\sqrt{1 + z^2}$ Gdzie: b = szerokość dolnej podstawy, 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 zwilżonego obwodu na podstawie wprowadzonych danych. 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 dolnej podstawy i dwukrotność długości strony: $P = b + 2s$

2. Kanał Prostokątny/Kwadratowy: a. Dodaj szerokość dolnej podstawy 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.

[Pozostała część dokumentu zostaje przetłumaczona w ten sam sposób, zachowując oryginalną strukturę i formatowanie]