מחשבון זרימת צינורות מנינג
חשב קצב זרימה ומאפיינים של צינורות מעגליים באמצעות משוואת מנינג עם המחשבון החינמי שלנו.
Additional Information and Definitions
קוטר צינור $d_0$
הקוטר הפנימי של הצינור. זו המרחק בין הפנים של הצינור.
מחוספסות מנינג $n$
מייצג את המחוספסות של פני השטח הפנימיים של הצינור. ערכים גבוהים יותר מצביעים על פני שטח מחוספס יותר, מה שמגביר חיכוך ומשפיע על הזרימה.
שיפוע לחץ $S_0$
הגרדיאנט האנרגטי או השיפוע של קו הדרגה ההידראולית ($S_0$). הוא מייצג את קצב אובדן האנרגיה ליחידת אורך של הצינור.
יחידת שיפוע לחץ
בחר את היחידה לביטוי שיפוע הלחץ. 'עלייה/ריצה' היא יחס, בעוד '% עלייה/ריצה' היא אחוז.
עומק זרימה יחסי $y/d_0$
היחס בין עומק הזרימה לקוטר הצינור, המצביע על כמה מלא הצינור. ערך של 1 (או 100%) פירושו שהצינור פועל במלואו.
יחידת עומק זרימה יחסי
בחר את היחידה לביטוי עומק הזרימה היחסי. 'שבר' הוא עשרוני (למשל, 0.5 עבור חצי מלא), בעוד '%' הוא אחוז.
יחידת אורך
בחר את היחידה למדידות אורך.
אופטימיזציה של העיצובים ההידראוליים שלך
נתח וחשב את מאפייני הזרימה עבור צינורות מעגליים כדי לשפר את הפרויקטים ההנדסיים שלך.
Loading
הבנת חישובי זרימת צינורות מנינג
משוואת מנינג בשימוש נרחב בהנדסה הידראולית לחישוב מאפייני זרימה בערוצים פתוחים ובצינורות. הנה מונחים ומושגים מרכזיים הקשורים לניתוח זרימת צינורות:
משוואת מנינג:
נוסחה אמפירית המשמשת להעריך את המהירות הממוצעת של נוזל הזורם בצינור שאינו סגור לחלוטין את הנוזל, כלומר, זרימת ערוץ פתוח.
קוטר צינור:
הקוטר הפנימי של הצינור, שהוא המרחק בין הפנים של הצינור.
מקדם מחוספסות מנינג:
מקדם המייצג את המחוספסות של פני השטח הפנימיים של הצינור. ערכים גבוהים יותר מצביעים על פני שטח מחוספס יותר, מה שמגביר חיכוך ומשפיע על הזרימה.
שיפוע לחץ:
גם ידוע כגרדיאנט הידראולי או שיפוע אנרגיה, הוא מייצג את קצב אובדן האנרגיה ליחידת אורך של הצינור.
עומק זרימה יחסי:
היחס בין עומק הזרימה לקוטר הצינור, המצביע על כמה מלא הצינור. ערך של 1 (או 100%) פירושו שהצינור פועל במלואו.
שטח זרימה:
השטח החוצה של המים הזורמים בתוך הצינור.
היקף רטוב:
אורך פני השטח של הצינור במגע עם המים.
רדיוס הידראולי:
היחס בין שטח הזרימה להיקף הרטוב, פרמטר מרכזי בחישובים הידראוליים.
רוחב עליון:
הרוחב של פני המים בחלק העליון של הזרימה.
מהירות:
המהירות הממוצעת של המים הזורמים דרך הצינור.
גובה מהירות:
הגובה השווה של נוזל שיפיק את אותו הלחץ כמו האנרגיה הקינטית של הזרימה.
מספר פרוד:
מספר חסר ממד המצביע על משטר הזרימה (תת-קריטי, קריטי או על-קריטי).
מאמץ חיתוך:
הכוח ליחידת שטח המופעל על ידי הזרימה על פני השטח של הצינור.
קצב זרימה:
הנפח של מים העוברים בנקודה בצינור ליחידת זמן.
זרימה מלאה:
קצב הזרימה כאשר הצינור פועל במלואו.
5 עובדות מדהימות על זרימת נוזלים
מדע זרימת הנוזלים מעצב את עולמנו בדרכים מרתקות. הנה חמש עובדות מדהימות על איך מים זורמים דרך צינורות וערוצים!
1.העיצוב המושלם של הטבע
מערכות נהרות נוצרות באופן טבעי עם יובלים בזווית מדויקת של 72 מעלות - אותה זווית שנמצאת בחישובי מנינג. ההרמוניה המתמטית הזו מופיעה בכל מקום, מוורידים של עלים ועד כלי דם, ומציעה שהטבע גילה דינמיקה נוזלית אופטימלית הרבה לפני בני האדם.
2.האמת המחוספסת
בניגוד לאינטואיציה, שקעים כמו כדורי גולף בצינורות יכולים למעשה להפחית חיכוך ולשפר את הזרימה עד 25%. גילוי זה שינה את עיצוב הצינורות המודרני והניע את הפיתוח של 'משטחים חכמים' בהנדסת נוזלים.
3.גאון הנדסה עתיק
הרומאים השתמשו בעיקרון מנינג לפני 2,000 שנה מבלי לדעת את המתמטיקה. האקוודוקטים שלהם היו עם שיפוע מדויק של 0.5%, כמעט תואם את חישובי ההנדסה המודרניים. חלק מהאקוודוקטים הללו עדיין פועלים היום, עדות לעיצוב המבריק שלהם.
4.מדע חלקלק במיוחד
מדענים פיתחו ציפויים לצינורות חלקים במיוחד בהשראת צמחי פיתיון טורפים. משטחים בהשראת ביולוגיה אלו יכולים להפחית את עלויות האנרגיה של שאיבה עד 40% והם מתנקים את עצמם, מה שעלול לשנות את תשתית המים.
5.המסתורין של הוורטקס
בעוד רבים מאמינים שהמים תמיד מסתובבים בכיוונים מנוגדים בין חצאים, האמת מורכבת יותר. אפקט קוריאוליס משפיע רק על תנועת מים בקנה מידה גדול. בצינורות ובביוב טיפוסיים, הצורה והכיוון של כניסת המים משפיעים הרבה יותר על כיוון הספירלה!