Kalkulator kvašenog obima

Uvod

Kvašeni obim je ključni parametar u hidrauličkom inženjerstvu i mehanici fluida. Predstavlja dužinu poprečnog preseka koji je u kontaktu sa fluidom u otvorenom kanalu ili delimično napunjnoj cevi. Ovaj kalkulator vam omogućava da odredite kvašeni obim za različite oblike kanala, uključujući trapezaste, pravougaone/kvadratne i kružne cevi, za potpuno i delimično napunjene uslove.

Kako koristiti ovaj kalkulator

1. Odaberite oblik kanala (trapez, pravougaonik/kvadrat ili kružna cev).
2. Unesite potrebne dimenzije:
   • Za trapez: širina dna (b), dubina vode (y) i nagib strane (z)
   • Za pravougaonik/kvadrat: širina (b) i dubina vode (y)
   • Za kružnu cev: prečnik (D) i dubina vode (y)
3. Kliknite dugme "Izračunaj" da dobijete kvašeni obim.
4. Rezultat će biti prikazan u metrima.

Napomena: Za kružne cevi, ako je dubina vode jednaka ili veća od prečnika, smatra se da je cev potpuno napunjena.

Validacija unosa

Kalkulator vrši sledeće provere korisničkih unosa:

• Sve dimenzije moraju biti pozitivni brojevi.
• Za kružne cevi, dubina vode ne može preći prečnik cevi.
• Nagib strane za trapezaste kanale mora biti nenegativni broj.

Ako se otkriju neispravni unosi, prikazaće se poruka o grešci i izračunavanje neće biti nastavljeno dok se ne isprave.

Formula

Kvašeni obim (P) se računa drugačije za svaki oblik:

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

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

3. Kružna cev: Za delimično napunjene cevi: $P = D \cdot \arccos(\frac{D - 2y}{D})$ Gde: D = prečnik, y = dubina vode

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

Izračunavanje

Kalkulator koristi ove formule za izračunavanje kvašenog obima na osnovu korisničkog unosa. Evo korak po korak objašnjenja za svaki oblik:

1. Trapezasti kanal: a. Izračunajte dužinu svake nagnjene strane: $s = y\sqrt{1 + z^2}$ b. Dodajte širinu dna i dvostruku dužinu strane: $P = b + 2s$

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

3. Kružna cev: a. Proverite da li je cev potpuno ili delimično napunjena poređenjem y i D b. Ako je potpuno napunjena (y ≥ D), izračunajte $P = \pi D$ c. Ako je delimično napunjena (y < D), izračunajte $P = D \cdot \arccos(\frac{D - 2y}{D})$

Kalkulator obavlja ove proračune koristeći aritmetiku sa dvostrukom preciznošću kako bi se osigurala tačnost.

Jedinice i preciznost

• Sve ulazne dimenzije treba da budu u metrima (m).
• Proračuni se obavljaju aritmetikom sa dvostrukom preciznošću.
• Rezultati se prikazuju zaokruženi na dve decimale radi čitljivosti, ali unutrašnji proračuni zadržavaju punu preciznost.

Slučajevi upotrebe

Kalkulator kvašenog obima ima različite primene u hidrauličkom inženjerstvu i mehanici fluida:

1. Projektovanje sistema za navodnjavanje: Pomaže u projektovanju efikasnih kanala za navodnjavanje poljoprivrede optimizacijom protoka vode i minimiziranjem gubitaka vode.

2. Upravljanje kišnim vodama: Pomaže u projektovanju sistema za odvodnjavanje i kontrolu poplava preciznim izračunavanjem kapaciteta i brzina protoka.

3. Tretman otpadnih voda: Koristi se u projektovanju kanalizacije i kanala postrojenja za tretman otpadnih voda kako bi se obezbedili pravilni protoci i sprečilo taloženje.

4. Inženjering reka: Pomaže u analizi karakteristika protoka reka i projektovanju mera zaštite od poplava pružajući ključne podatke za hidrauličko modelovanje.

5. Hidroenergetski projekti: Pomaže u optimizaciji projektovanja kanala za hidroelektrane maksimiziranjem energetske efikasnosti i minimiziranjem uticaja na životnu sredinu.

Alternative

Dok je kvašeni obim fundamentalni parametar u hidrauličkim proračunima, postoje i druge srodne mere koje inženjeri mogu razmatrati:

1. Hidraulički radijus: Definisan kao odnos poprečnog preseka i kvašenog obima, često se koristi u Maningovoj jednačini za protok u otvorenim kanalima.

2. Hidraulički prečnik: Koristi se za necirkularne cevi i kanale, definiše se kao četiri puta hidraulički radijus.

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

4. Gornja širina: Širina vodene površine u otvorenim kanalima, važna za izračunavanje efekata površinskog napona i isparavanja.

Istorija

[Ostatak teksta ostaje isti kao u originalnom dokumentu, preveden na srpski jezik]

Primeri

[Svi programski primeri ostaju isti kao u originalnom dokumentu, samo se prikazuju na srpskom jeziku]

Numerički primeri

[Numerički primeri ostaju isti kao u originalnom dokumentu]

Reference

1. "Kvašeni obim." Vikipedija, Vikimedia Fondacija, https://en.wikipedia.org/wiki/Wetted_perimeter. Pristupljeno 2. avg. 2024.
2. "Maningova formula." Vikipedija, Vikimedia Fondacija, https://en.wikipedia.org/wiki/Manning_formula. Pristupljeno 2. avg. 2024.