ஈரமான சுற்றளவு கால்குலேட்டர்

அறிமுகம்

ஈரமான சுற்றளவு என்பது ஹைட்ராலிக் பொறியியல் மற்றும் திரவ இயற்பியலில் முக்கியமான அளவீடாகும். இது திறந்த கால்வாய் அல்லது பகுதியளவிலான குழாயில் திரவத்துடன் தொடர்புடைய குறுக்கு பிரிவு எல்லையின் நீளத்தை பிரதிநிதித்துவப்படுத்துகிறது. இந்த கால்குலேட்டர், முழுமையாகவும் பகுதியளவிலும் நிரப்பப்பட்ட நிலைகளுக்கு, சதுரம்/சதுரங்கள் மற்றும் வட்டமான குழாய்கள் உட்பட பல்வேறு கால்வாய் வடிவங்களுக்கு ஈரமான சுற்றளவை தீர்மானிக்க உங்களுக்கு அனுமதிக்கிறது.

இந்த கால்குலேட்டரை எவ்வாறு பயன்படுத்துவது

1. கால்வாய் வடிவத்தைத் தேர்ந்தெடுக்கவும் (சதுரம், சதுரம்/சதுரம் அல்லது வட்டமான குழாய்).
2. தேவையான பரிமாணங்களை உள்ளிடவும்:
   • சதுரம்: அடிப்பகுதி அகலம் (b), நீரின் ஆழம் (y), மற்றும் பக்க சரிவு (z)
   • சதுரம்/சதுரம்: அகலம் (b) மற்றும் நீரின் ஆழம் (y)
   • வட்டமான குழாய்: விட்டம் (D) மற்றும் நீரின் ஆழம் (y)
3. ஈரமான சுற்றளவை பெற "கணக்கிடு" பொத்தானைக் கிளிக் செய்யவும்.
4. முடிவு மீட்டர்களில் காட்டப்படும்.

குறிப்பு: வட்டமான குழாய்களுக்கு, நீரின் ஆழம் விட்டத்திற்கு சமமாகவோ அதிகமாகவோ இருந்தால், குழாய் முழுமையாக நிரப்பப்பட்டதாகக் கருதப்படும்.

உள்ளீடு சரிபார்ப்பு

கால்குலேட்டர் பயனர் உள்ளீடுகளில் பின்வரும் சரிபார்ப்புகளைச் செய்கிறது:

• அனைத்து பரிமாணங்களும் நேர்மறை எண்களாக இருக்க வேண்டும்.
• வட்டமான குழாய்களுக்கு, நீரின் ஆழம் குழாய் விட்டத்தை மிஞ்சக்கூடாது.
• சதுர வடிவ கால்வாய்களுக்கு பக்க சரிவு நேர்மறை எண் ஆக இருக்க வேண்டும்.

தவறான உள்ளீடுகள் கண்டறியப்பட்டால், ஒரு பிழை செய்தி காட்டப்படும், மேலும் சரிசெய்யப்படும் வரை கணக்கீடு தொடராது.

சூத்திரம்

ஈரமான சுற்றளவு (P) ஒவ்வொரு வடிவத்திற்கும் வேறுபட்ட முறையில் கணக்கிடப்படுகிறது:

1. சதுர வடிவ கால்வாய்: $P = b + 2y\sqrt{1 + z^2}$ எங்கு: b = அடிப்பகுதி அகலம், y = நீரின் ஆழம், z = பக்க சரிவு

2. சதுரம்/சதுரம் கால்வாய்: $P = b + 2y$ எங்கு: b = அகலம், y = நீரின் ஆழம்

3. வட்டமான குழாய்: பகுதியளவில் நிரப்பப்பட்ட குழாய்களுக்கு: $P = D \cdot \arccos(\frac{D - 2y}{D})$ எங்கு: D = விட்டம், y = நீரின் ஆழம்

   முழுமையாக நிரப்பப்பட்ட குழாய்களுக்கு: $P = \pi D$

கணக்கீடு

கால்குலேட்டர் பயனர் உள்ளீடுகளை அடிப்படையாகக் கொண்டு ஈரமான சுற்றளவை கணக்கிட இந்த சூத்திரங்களைப் பயன்படுத்துகிறது. ஒவ்வொரு வடிவத்திற்கும் படிப்படியாக விளக்கமளிக்கிறது:

1. சதுர வடிவ கால்வாய்: a. ஒவ்வொரு சரிவான பக்கத்தின் நீளத்தை கணக்கிடுங்கள்: $s = y\sqrt{1 + z^2}$ b. அடிப்பகுதி அகலத்தையும் இரண்டு மடங்கு பக்க நீளத்தையும் சேர்க்கவும்: $P = b + 2s$

2. சதுரம்/சதுரம் கால்வாய்: a. அடிப்பகுதி அகலத்தையும் இரண்டு மடங்கு நீரின் ஆழத்தையும் சேர்க்கவும்: $P = b + 2y$

3. வட்டமான குழாய்: a. y ஐ D உடன் ஒப்பிட்டு குழாய் முழுமையாக அல்லது பகுதியளவில் நிரப்பப்பட்டதா என்று சரிபார்க்கவும் b. முழுமையாக நிரப்பப்பட்டால் (y ≥ D), கணக்கிடவும் $P = \pi D$ c. பகுதியளவில் நிரப்பப்பட்டால் (y < D), கணக்கிடவும் $P = D \cdot \arccos(\frac{D - 2y}{D})$

கால்குலேட்டர் துல்லியத்தை உறுதிசெய்ய இரட்டை-துல்லிய மிதவை புள்ளி கணிதத்தைப் பயன்படுத்தி இந்தக் கணக்குகளைச் செய்கிறது.

அலகுகள் மற்றும் துல்லியம்

• அனைத்து உள்ளீட்டு பரிமாணங்களும் மீட்டர்களில் (m) இருக்க வேண்டும்.
• கணக்கீடுகள் இரட்டை-துல்லிய மிதவை புள்ளி கணிதத்துடன் செய்யப்படுகின்றன.
• வாசிப்புக்காக முடிவுகள் இரண்டு தசம இடங்கள் வரை வட்டமாகக் காட்டப்படுகின்றன, ஆனால் உள் கணக்கீடுகள் முழு துல்லியத்துடன் பராமரிக்கப்படுகின்றன.

பயன்பாடுகள்

ஈரமான சுற்றளவு கால்குலேட்டர் ஹைட்ராலிக் பொறியியல் மற்றும் திரவ இயற்பியலில் பல்வேறு பயன்பாடுகள் கொண்டுள்ளது:

1. பாசன அமைப்பு வடிவமைப்பு: நீரேற்றம் மற்றும் நீரிழப்பை குறைப்பதன் மூலம் விவசாயத்திற்கான திறமையான பாசன கால்வாய்களை வடிவமைக்க உதவுகிறது.

2. புயல் நீர் மேலாண்மை: வடிகால் அமைப்புகள் மற்றும் வெள்ள கட்டுப்பாட்டு அமைப்புகளை வடிவமைக்க உதவுகிறது, பாய்ச்சல் திறன்கள் மற்றும் வேகங்களைச் சரியாகக் கணக்கிடுகிறது.

3. கழிவுநீர் சிகிச்சை: கழிவுநீர் மற்றும் சிகிச்சை ஆலை கால்வாய்களை வடிவமைக்க பயன்படுத்தப்படுகிறது, சரியான பாய்ச்சல் வீதங்களை உறுதிசெய்து தலையங்கத்தைத் தடுக்கிறது.

4. நதி பொறியியல்: நதி பாய்ச்சல் பண்புகளைப் பகுப்பாய்வு செய்து, ஹைட்ராலிக் மாதிரிகளுக்கு முக்கியமான தரவுகளை வழங்குவதன் மூலம் வெள்ள பாதுகாப்பு நடவடிக்கைகளை வடிவமைக்க உதவுகிறது.

5. நீர்மின் திட்டங்கள்: ஆற்றல் திறனை அதிகரித்து சுற்றுச்சூழல் பாதிப்பை குறைப்பதன் மூலம் நீர்மின் உற்பத்திக்கான கால்வாய் வடிவமைப்புகளை மேம்படுத்த உதவுகிறது.

மாற்று வழிகள்

ஈரமான சுற்றளவு ஹைட்ராலிக் கணக்கீடுகளில் அடிப்படை அளவீடாக இருந்தாலும், பொறியாளர்கள் கருத்தில் கொள்ளக்கூடிய பிற தொடர்புடைய அளவீடுகள் உள்ளன:

1. ஹைட்ராலிக் ஆரையம்: திறந்த கால்வாய் பாய்ச்சலுக்கான மானிங் சமன்பாட்டில் பெரும்பாலும் பயன்படுத்தப்படும், குறுக்கு பிரிவு பரப்பின் ஈரமான சுற்றளவிற்கு விகிதமாக வரையறுக்கப்படுகிறது.

2. ஹைட்ராலிக் விட்டம்: வட்டமல்லாத குழாய்கள் மற்றும் கால்வாய்களுக்கு பயன்படுத்தப்படுகிறது, இது ஹைட்ராலிக் ஆரையத்தின் நான்கு மடங்காக வரையறுக்கப்படுகிறது.

3. பாய்ச்சல் பரப்பு: பாய்ச்சல் வீதங்களை கணக்கிடுவதற்கு முக்கியமான திரவ பாய்ச்சலின் குறுக்கு பிரிப்பு பரப்பு.

4. மேல் அகலம்: திறந்த கால்வாய்களில் நீர்முகப்பின் அகலம், மேற்பரப்பு ஈர்ப்பு விளைவுகள் மற்றும் ஆவியாதர விகிதங்களை கணக்கிடுவதற்கு முக்கியமானது.

வரலாறு

ஈரமான சுற்றளவின் கருத்து நூற்றாண்டுகளாக ஹைட்ராலிக் பொறியியலின் ஒரு முக்கிய அம்சமாக இருந்து வருகிறது. திறந்த கால்வாய் பாய்ச்சலுக்கான அனுபவ சூத்திரங்கள், உதாரணமாக, சேசி சூத்திரம் (1769) மற்றும் மானிங் சூத்திரம் (1889) ஆகியவற்றின் வளர்ச்சியுடன் 18 மற்றும் 19 ஆம் நூற்றாண்டுகளில் இது முக்கியத்துவம் பெற்றது. இந்த சூத்திரங்கள் பாய்ச்சல் பண்புகளை கணக்கிட ஈரமான சுற்றளவை முக்கிய அளவீடாகக் கொண்டுள்ளன.

துல்லியமான நீரேற்ற அமைப்புகளை வடிவமைப்பதற்கான திறன், தொழில்துறையின் புரட்சியின்போது முக்கியமானது. நகரப் பகுதிகள் விரிவடைந்து, சிக்கலான நீர் மேலாண்மை அமைப்புகளின் தேவைகள் அதிகரிக்கும்போது, பொறியாளர்கள் கால்வாய்கள், குழாய்கள் மற்றும் பிற ஹைட்ராலிக் அமைப்புகளை வடிவமைக்கவும் மேம்படுத்தவும் ஈரமான சுற்றளவின் கணக்கீடுகளை அதிகமாக நம்பினர்.

20 ஆம் நூற்றாண்டில், திரவ இயற்பியல் கோட்பாடு மற்றும் பரிசோதனை தொழில்நுட்பங்களில் முன்னேற்றங்கள், ஈரமான சுற்றளவு மற்றும் பாய்ச்சல் நடத்தை இடையிலான தொடர்பை ஆழமாக புரிந்து கொள்ள வழிவகுத்தன. இந்த அறிவு நவீன கணினி திரவ இயக்கவியல் (CFD) மாதிரிகளில் இணைக்கப்பட்டுள்ளது, சிக்கலான பாய்ச்சல் நிலைகளின் துல்லியமான கணிப்புகளை அனுமதிக்கிறது.

இன்று, ஈரமான சுற்றளவு ஹைட்ராலிக் பொறியியலில் அடிப்படை கருத்தாகவே இருந்து வருகிறது, நீர்வள திட்டங்கள், நகர்ப்புற வடிகால் அமைப்புகள் மற்றும் சுற்றுச்சூழல் பாய்ச்சல் ஆய்வுகளின் வடிவமைப்பு மற்றும் பகுப்பாய்வில் முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது.

உதாரணங்கள்

விவரிக்கப்பட்டுள்ள வடிவங்களுக்கான ஈரமான சுற்றளவை கணக்கிட சில குறியீட்டு உதாரணங்கள் இங்கே:

' சதுர வடிவ கால்வாய் ஈரமான சுற்றளவுக்கான எக்செல் VBA செயல்பாடு
Function TrapezoidWettedPerimeter(b As Double, y As Double, z As Double) As Double
    TrapezoidWettedPerimeter = b + 2 * y * Sqr(1 + z ^ 2)
End Function
' பயன்பாடு:
' =TrapezoidWettedPerimeter(5, 2, 1.5)

import math

def circular_pipe_wetted_perimeter(D, y):
    if y >= D:
        return math.pi * D
    else:
        return D * math.acos((D - 2*y) / D)

## உதாரண பயன்பாடு:
diameter = 1.0  # மீட்டர்
water_depth = 0.6  # மீட்டர்
wetted_perimeter = circular_pipe_wetted_perimeter(diameter, water_depth)
print(f"Wetted Perimeter: {wetted_perimeter:.2f} meters")

function rectangleWettedPerimeter(width, depth) {
  return width + 2 * depth;
}

// உதாரண பயன்பாடு:
const channelWidth = 3; // மீட்டர்
const waterDepth = 1.5; // மீட்டர்
const wettedPerimeter = rectangleWettedPerimeter(channelWidth, waterDepth);
console.log(`Wetted Perimeter: ${wettedPerimeter.toFixed(2)} meters`);

public class WettedPerimeterCalculator {
    public static double trapezoidWettedPerimeter(double b, double y, double z) {
        return b + 2 * y * Math.sqrt(1 + Math.pow(z, 2));
    }

    public static void main(String[] args) {
        double bottomWidth = 5.0; // மீட்டர்
        double waterDepth = 2.0; // மீட்டர்
        double sideSlope = 1.5; // கிடைமட்ட:செங்குத்து

        double wettedPerimeter = trapezoidWettedPerimeter(bottomWidth, waterDepth, sideSlope);
        System.out.printf("Wetted Perimeter: %.2f meters%n", wettedPerimeter);
    }
}

இந்த உதாரணங்கள், வெவ்வேறு நிரலாக்க மொழிகளைப் பயன்படுத்தி, வெவ்வேறு கால்வாய் வடிவங்களுக்கான ஈரமான சுற்றளவை எவ்வாறு கணக்கிடுவது என்பதை விளக்குகின்றன. நீங்கள் உங்கள் குறிப்பிட்ட தேவைகளுக்கு இந்த செயல்பாடுகளை மாற்றவோ அல்லது பெரிய ஹைட்ராலிக் பகுப்பாய்வு அமைப்புகளில் அவற்றை ஒருங்கிணைக்கவோ முடியும்.

எண் உதாரணங்கள்

1. சதுர வடிவ கால்வாய்:

   • அடிப்பகுதி அகலம் (b) = 5 m
   • நீரின் ஆழம் (y) = 2 m
   • பக்க சரிவு (z) = 1.5
   • ஈரமான சுற்றளவு = 11.32 m

2. சதுரம் கால்வாய்:

   • அகலம் (b) = 3 m
   • நீரின் ஆழம் (y) = 1.5 m
   • ஈரமான சுற்றளவு = 6 m

3. வட்டமான குழாய் (பகுதியளவில் நிரப்பப்பட்ட):

   • விட்டம் (D) = 1 m
   • நீரின் ஆழம் (y) = 0.6 m
   • ஈரமான சுற்றளவு = 1.85 m

4. வட்டமான குழாய் (முழுமையாக நிரப்பப்பட்ட):

   • விட்டம் (D) = 1 m
   • ஈரமான சுற்றளவு = 3.14 m

மேற்கோள்கள்

1. "Wetted Perimeter." Wikipedia, Wikimedia Foundation, https://en.wikipedia.org/wiki/Wetted_perimeter. Accessed 2 Aug. 2024.
2. "Manning Formula." Wikipedia, Wikimedia Foundation, https://en.wikipedia.org/wiki/Manning_formula. Accessed 2 Aug. 2024.