حاسبة تدفق أنابيب مانينغ
احسب معدلات التدفق وخصائص الأنابيب الدائرية باستخدام معادلة مانينغ مع حاسبتنا المجانية.
Additional Information and Definitions
قطر الأنبوب $d_0$
القطر الداخلي للأنبوب. هذه هي المسافة عبر داخل الأنبوب.
خشونة مانينغ $n$
تمثل خشونة السطح الداخلي للأنبوب. القيم الأعلى تشير إلى سطح أكثر خشونة، مما يزيد من الاحتكاك ويؤثر على التدفق.
ميل الضغط $S_0$
تدرج الطاقة أو ميل خط الدرجة الهيدروليكية ($S_0$). يمثل معدل فقدان الطاقة لكل وحدة طول من الأنبوب.
وحدة ميل الضغط
اختر الوحدة للتعبير عن ميل الضغط. 'ارتفاع/تشغيل' هو نسبة، بينما '% ارتفاع/تشغيل' هو نسبة مئوية.
عمق التدفق النسبي $y/d_0$
نسبة عمق التدفق إلى قطر الأنبوب، مما يشير إلى مدى امتلاء الأنبوب. قيمة 1 (أو 100%) تعني أن الأنبوب يعمل بكامل طاقته.
وحدة عمق التدفق النسبي
اختر الوحدة للتعبير عن عمق التدفق النسبي. 'كسر' هو عدد عشري (مثل 0.5 للنصف الممتلئ)، بينما '%' هو نسبة مئوية.
وحدة الطول
اختر الوحدة لقياسات الطول.
قم بتحسين تصميماتك الهيدروليكية
قم بتحليل وحساب خصائص التدفق للأنابيب الدائرية لتحسين مشاريعك الهندسية.
Loading
فهم حسابات تدفق أنابيب مانينغ
تستخدم معادلة مانينغ على نطاق واسع في الهندسة الهيدروليكية لحساب خصائص التدفق في القنوات المفتوحة والأنابيب. إليك المصطلحات والمفاهيم الرئيسية المتعلقة بتحليل تدفق الأنابيب:
معادلة مانينغ:
صيغة تجريبية تستخدم لتقدير متوسط سرعة السائل المتدفق في قناة لا تغلق السائل بالكامل، أي تدفق القنوات المفتوحة.
قطر الأنبوب:
القطر الداخلي للأنبوب، وهو المسافة عبر داخل الأنبوب.
معامل خشونة مانينغ:
معامل يمثل خشونة السطح الداخلي للأنبوب. القيم الأعلى تشير إلى سطح أكثر خشونة، مما يزيد من الاحتكاك ويؤثر على التدفق.
ميل الضغط:
المعروف أيضًا باسم التدرج الهيدروليكي أو ميل الطاقة، يمثل معدل فقدان الطاقة لكل وحدة طول من الأنبوب.
عمق التدفق النسبي:
نسبة عمق التدفق إلى قطر الأنبوب، مما يشير إلى مدى امتلاء الأنبوب. قيمة 1 (أو 100%) تعني أن الأنبوب يعمل بكامل طاقته.
مساحة التدفق:
المساحة المقطعية للمياه المتدفقة داخل الأنبوب.
المحيط المبلل:
طول سطح الأنبوب الملامس للماء.
نصف القطر الهيدروليكي:
نسبة مساحة التدفق إلى المحيط المبلل، وهو معلمة رئيسية في الحسابات الهيدروليكية.
عرض القمة:
عرض سطح الماء في أعلى التدفق.
السرعة:
متوسط سرعة المياه المتدفقة عبر الأنبوب.
ارتفاع السرعة:
الارتفاع المكافئ للسائل الذي سينتج نفس الضغط مثل الطاقة الحركية للتدفق.
رقم فroud:
رقم بلا أبعاد يشير إلى نظام التدفق (دون الحرجة، الحرجة، أو فوق الحرجة).
إجهاد القص:
القوة لكل وحدة مساحة التي تمارسها التدفق على سطح الأنبوب.
معدل التدفق:
حجم الماء الذي يمر عبر نقطة في الأنبوب لكل وحدة زمن.
التدفق الكامل:
معدل التدفق عندما يكون الأنبوب ممتلئًا بالكامل.
5 حقائق مذهلة عن تدفق السوائل
تشكل علم تدفق السوائل عالمنا بطرق مثيرة. إليك خمس حقائق مذهلة عن كيفية تحرك الماء عبر الأنابيب والقنوات!
1.تصميم الطبيعة المثالي
تشكل أنظمة الأنهار روافد بشكل طبيعي عند زاوية دقيقة تبلغ 72 درجة - نفس الزاوية الموجودة في حسابات مانينغ. يبدو أن هذه التناغم الرياضي يظهر في كل مكان من عروق الأوراق إلى الأوعية الدموية، مما يشير إلى أن الطبيعة اكتشفت ديناميات السوائل المثلى قبل وقت طويل من البشر.
2.الحقيقة الخشنة
بشكل غير بديهي، يمكن أن تقلل النتوءات الشبيهة بكرة الجولف في الأنابيب من الاحتكاك وتحسن التدفق بنسبة تصل إلى 25%. أحدث هذا الاكتشاف ثورة في تصميم خطوط الأنابيب الحديثة وألهم تطوير 'أسطح ذكية' في الهندسة الهيدروليكية.
3.عبقرية الهندسة القديمة
استخدم الرومان مبدأ مانينغ قبل 2000 عام دون معرفة الرياضيات. كانت قنواتهم تحتوي على ميل دقيق يبلغ 0.5%، مما يتطابق تقريبًا مع حسابات الهندسة الحديثة. لا تزال بعض هذه القنوات تعمل اليوم، مما يدل على تصميمها الرائع.
4.علم زلق للغاية
طور العلماء طلاءات أنابيب فائقة الانزلاق مستوحاة من نباتات الفخاخ آكلة اللحوم. يمكن أن تقلل هذه الأسطح المستوحاة من الحياة من تكاليف الطاقة في الضخ بنسبة تصل إلى 40% وتكون ذاتية التنظيف، مما قد يحدث ثورة في بنية المياه التحتية.
5.لغز الدوامة
بينما يعتقد الكثيرون أن الماء يدور دائمًا في اتجاهات متعاكسة عبر نصف الكرة، فإن الحقيقة أكثر تعقيدًا. يؤثر تأثير كوريوليس فقط على حركة المياه على نطاق واسع. في الأنابيب والمصارف النموذجية، يكون شكل واتجاه مدخل الماء له تأثير أقوى بكثير على اتجاه الدوامة!