Kalkuladha ya Umbizo wa Maji Yaliyofunika

Utangulizi

Umbizo wa maji yaliyofunika ni kigezo muhimu katika uhandisi wa hidrouliki na mekanika ya mtiririko. Hurejelea urefu wa mpaka wa sehemu ya msalaba ulio katika mawasiliano na mtiririko katika kituo cha mtiririko wazi au bomba lililobeba kiasi. Kalkuladha hii inakuwezesha kubainisha umbizo wa maji yaliyofunika kwa maumbo tofauti ya vituo, ikiwa ni pamoja na maumbo ya trapezoid, mistari/mraba, na mibomba ya mviringo, kwa hali zote za kujaa na kiasi.

Jinsi ya Tumia Kalkuladha Hii

1. Chagua umbo la kituo (trapezoid, mistari/mraba, au mibomba ya mviringo).
2. Ingiza vipimo vinavyohitajika:
   • Kwa trapezoid: upana wa chini (b), kina cha maji (y), na kiwango cha pembetatu (z)
   • Kwa mistari/mraba: upana (b) na kina cha maji (y)
   • Kwa mibomba ya mviringo: diametri (D) na kina cha maji (y)
3. Bonyeza kitufe cha "Hesabu" kupata umbizo wa maji yaliyofunika.
4. Matokeo yatachakazwa kwa mitiri.

Kumbuka: Kwa mibomba ya mviringo, ikiwa kina cha maji ni sawa au zaidi ya diametri, bomba litachukuliwa kama limejaa kabisa.

Uthibitishaji wa Ingizo

Kalkuladha hufanya ukaguzi ifuatayo juu ya maingizo ya mtumiaji:

• Vipimo vyote lazima viwe nambari za chanya.
• Kwa mibomba ya mviringo, kina cha maji hakiwezi kupita diametri ya bomba.
• Kiwango cha pembetatu cha vituo vya trapezoid lazima kiwe nambari isiyopungua sifuri.

Ikiwa ingizo batili zitaguziwa, ujumbe wa makosa utachakazwa, na hesabu haitaendelea mpaka zijaribikiwe.

Formula

Umbizo wa maji yaliyofunika (P) hutokea tofauti kwa kila umbo:

1. Kituo cha Trapezoid: $P = b + 2y\sqrt{1 + z^2}$ Ambapo: b = upana wa chini, y = kina cha maji, z = kiwango cha pembetatu

2. Kituo cha Mistari/Mraba: $P = b + 2y$ Ambapo: b = upana, y = kina cha maji

3. Mibomba ya Mviringo: Kwa mibomba iliyojaa kiasi: $P = D \cdot \arccos(\frac{D - 2y}{D})$ Ambapo: D = diametri, y = kina cha maji

   Kwa mibomba iliyojaa kabisa: $P = \pi D$

Mahesabu

Kalkuladha hutumia formula hizi kubatiza umbizo wa maji yaliyofunika kulingana na ingizo la mtumiaji.

Vipimo na Usahihi

• Vipimo vyote lazima viwe kwa mitiri (m).
• Mahesabu hutendwa kwa usahihi wa kuhifadhia namba mbili.
• Matokeo yachakazwa kwa kuzingatia vipimo viwili baada ya nukta kwa urahisi wa kusoma.

Matumizi

Kalkuladha ya umbizo wa maji yaliyofunika ina matumizi mbalimbali:

1. Kubuni Mifumo ya Umwagiliaji
2. Usimamizi wa Mvua ya Ghuba
3. Matibabu ya Maji Taka
4. Uhandisi wa Mito
5. Miradi ya Umeme wa Maji

Mbadala

Mbadala ya umbizo wa maji yaliyofunika ni:

1. Radius ya Hidrouliki
2. Diametri ya Hidrouliki
3. Eneo la Mtiririko
4. Upana wa Juu

Historia

Dhana ya umbizo wa maji yaliyofunika imekuwa muhimu katika uhandisi wa hidrouliki kwa karne nyingi. Ilifaulu wakati wa Mapinduzi ya Viwanda na kuboresha mifumo ya usambazaji wa maji.

Mifano

Mifano ya programu ya kubatiza umbizo wa maji yaliyofunika kwa lugha tofauti:

1' Function ya Excel VBA
2Function TrapezoidWettedPerimeter(b As Double, y As Double, z As Double) As Double
3    TrapezoidWettedPerimeter = b + 2 * y * Sqr(1 + z ^ 2)
4End Function
5

1import math
2
3def circular_pipe_wetted_perimeter(D, y):
4    if y >= D:
5        return math.pi * D
6    else:
7        return D * math.acos((D - 2*y) / D)
8

Mifano ya Namba

1. Kituo cha Trapezoid: Umbizo = 11.32 m
2. Kituo cha Mistari: Umbizo = 6 m
3. Mibomba ya Mviringo: Umbizo = 1.85 m
4. Mibomba Iliyojaa: Umbizo = 3.14 m

Marejeleo

1. "Umbizo wa Maji Yaliyofunika." Wikipedia
2. "Formula ya Manning." Wikipedia