மன்னிங் குழாய் ஓட்டக் கணக்கீட்டாளர்

மன்னிங் குருதி கூட்டுத்தொகை (n) குழாயின் உள்ளக மேற்பரப்பின் குருதியை பிரதிநிதித்துவம் செய்கிறது. அதிக மதிப்பு குருதியான மேற்பரப்பைக் குறிக்கின்றது, இது உருண்டு மற்றும் ஓட்ட வேகம் மற்றும் திறனை குறைக்கிறது. உதாரணமாக, மெல்லிய கான்கிரீட் குழாய்களுக்கு பொதுவாக 0.012-0.015 என்ற மன்னிங் கூட்டுத்தொகை உள்ளது, ஆனால் குருதியான பொருட்கள் போன்ற குருட்டு உலோகங்கள் 0.022-0.030 வரை மதிப்புகள் கொண்டிருக்கலாம். சரியான n மதிப்பை தேர்ந்தெடுத்தல் சரியான கணக்கீடுகளுக்காக முக்கியமாகும் மற்றும் குழாய் பொருள், வயது மற்றும் நிலையை அடிப்படையாகக் கொண்டு இருக்க வேண்டும். இந்த மதிப்பை தவறாக மதிப்பீடு செய்தால், ஹைட்ராலிக் வடிவமைப்பில் முக்கியமான பிழைகள் ஏற்படலாம், இது குழாயின் கீழ் அல்லது மேலே அளவிடுவதற்கான வாய்ப்பு.

சRelative Flow Depth (y/d₀) என்பது ஓட்ட ஆழம் (y) மற்றும் குழாய் விட்டம் (d₀) இடையிலான விகிதம். இது குழாய் எவ்வளவு நிரம்பியுள்ளது என்பதை குறிக்கிறது மற்றும் ஓட்டப் பகுதி, ஹைட்ராலிக் வட்டம் மற்றும் வேகம் போன்ற அளவுகளை நேரடியாக பாதிக்கிறது. உதாரணமாக, 1 (குழாய் முழுமையாக ஓடுகிறது) என்ற சRelative Flow Depth இல், ஓட்டம் முழு குழாய் திறனை அடிப்படையாகக் கொண்டுள்ளது. இருப்பினும், جزئی ஆழங்களில், ஓட்டம் திறந்த சேனல் ஓட்டமாக வகைப்படுத்தப்படுகிறது, மேலும் ஓட்ட ஆழம் மற்றும் வேகத்திற்கிடையேயான உறவு அசாதாரணமாக மாறுகிறது. இந்த விகிதத்தைப் புரிந்துகொள்வது, குறிப்பிட்ட ஓட்ட நிலைகளுக்கான குழாய் வடிவமைப்புகளை மேம்படுத்த உதவுகிறது, உதாரணமாக ஆற்றல் இழப்புகளை குறைப்பதற்கான அல்லது தானாகவே சுத்தமாக்கும் வேகங்களை பராமரிக்க.

மன்னிங் சமன்பாடு ஒரே மாதிரியான ஓட்டத்தை கருதுகிறது, அதாவது ஓட்ட ஆழம், வேகம் மற்றும் குறுக்குவட்டம் பகுதி குழாயின் நீளத்தின் முழுவதும் நிலையானதாக இருக்கும். இந்த கருதுகோள் கணக்கீடுகளை எளிதாக்குகிறது ஆனால் இந்த நிலைகள் சுமார் பூர்த்தி செய்யப்படும் சூழ்நிலைகளுக்கு மட்டுமே சமன்பாட்டின் பயன்பாட்டை வரையறுக்கிறது. உண்மையில், குழாயின் சாய்வு, விட்டம் அல்லது தடைகளைப் போன்ற திடீர் மாற்றங்கள் அசாதாரண ஓட்ட நிலைகளை உருவாக்கலாம், இது மன்னிங் சமன்பாட்டை குறைவாக துல்லியமாக்குகிறது. இவ்வாறான சந்தர்ப்பங்களில், ஆற்றல் சமன்பாடு அல்லது கணிப்பியல் திரவ இயக்கவியல் (CFD) போன்ற மேலதிக முறைகளைப் பயன்படுத்த வேண்டும்.

அழுத்த சாய்வு (S₀), ஹைட்ராலிக் தரவியல் என்றும் அழைக்கப்படுகிறது, இது உருண்டு மற்றும் பிற எதிர்ப்புகளால் ஏற்படும் குழாயின் ஒவ்வொரு அலகிற்கும் ஆற்றல் இழப்பை பிரதிநிதித்துவம் செய்கிறது. ஒரு கூரையான சாய்வு அதிக ஆற்றல் இழப்புகளை குறிக்கிறது, இது பொதுவாக வேகமான ஓட்டங்களை உருவாக்குகிறது. மாறாக, ஒரு சாய்வு குறைவானது ஆற்றல் இழப்புகளை குறைக்கிறது, ஆனால் ஓட்ட வீதத்தை வரையறுக்கலாம். பொறியாளர்கள், தேவையான ஓட்ட திறனை அடைவதற்காக, குழாய் விட்டம் மற்றும் குருதியுடன் சாய்வை சமநிலைப்படுத்த வேண்டும், மேலும் ஆற்றல் செலவுகளை குறைக்க வேண்டும். நீண்ட குழாய்களில், சாய்வில் சிறிய மாற்றங்கள் பம்பிங் தேவைகளையும் செயல்பாட்டு திறனையும் முக்கியமாக பாதிக்கலாம்.

புரூட் எண் (F) என்பது திறந்த சேனல் ஓட்டத்தில் ஓட்டத்தின் நிலையை குறிக்கும் அளவில்லா அளவீடாகும். இது இடர்ப்பாடுகளை மற்றும் ஈர்ப்பு சக்திகளைப் பற்றிய விகிதமாகக் கணக்கிடப்படுகிறது. F < 1 என்பது சப்கிரிடிகல் ஓட்டத்தை (மெதுவாகவும் கட்டுப்படுத்தப்பட்டதாகவும்) குறிக்கிறது, F = 1 என்பது கிரிடிகல் ஓட்டத்தை (அதிகபட்ச திறன்) குறிக்கிறது, மற்றும் F > 1 என்பது சூப்பர்கிரிடிகல் ஓட்டத்தை (வேகமாகவும் குழப்பமாகவும்) குறிக்கிறது. புரூட் எண்ணை புரிந்துகொள்வது திறமையான ஹைட்ராலிக் அமைப்புகளை வடிவமைப்பதற்காக முக்கியமாகும். உதாரணமாக, சப்கிரிடிகல் ஓட்டம் பெரும்பாலான வடிகால்களுக்கு விரும்பப்படுகிறது, குழப்பத்தைத் தவிர்க்க, ஆனால் சூப்பர்கிரிடிகல் ஓட்டம் அதிக வேகங்களை கையாளுவதற்காக நீர்வீழ்ச்சிகளில் தேவையானதாக இருக்கலாம்.

ஒரு பொதுவான தவறான கருத்து, சுற்றுப்பாதை குழாய் முழுமையாக ஓடும் போது அதன் அதிகபட்ச ஓட்ட வீதத்தை அடைகிறது என்பதாகும். உண்மையில், அதிகபட்ச ஓட்ட வீதம் பொதுவாக குழாய் விட்டத்தின் 93% அளவுக்கு சRelative Flow Depth இல் ஏற்படுகிறது. இந்த புள்ளிக்கு அப்பால், குழாயின் மேற்பரப்பில் இருந்து அதிகரிக்கப்படும் உருண்டு, ஓட்டப் பகுதியின் அதிகரிப்புகளை மிஞ்சுகிறது, இது மொத்த ஓட்ட வீதத்தை குறைக்கிறது. இந்த நிகழ்வு, குழாயின் திறனை அதிகமாக மதிப்பீடு செய்யாமல், சிறந்த செயல்திறனை உறுதி செய்யும் போது பொறியாளர்களால் கருத்தில் கொள்ளப்பட வேண்டும்.

பொறியாளர்கள் குழாய் விட்டம், பொருள் (மன்னிங் குருதி கூட்டுத்தொகையை நிர்ணயிக்க) மற்றும் சாய்வுகளைப் போன்ற அளவுகளை கவனமாகத் தேர்ந்தெடுத்து குழாய் வடிவமைப்புகளை மேம்படுத்தலாம். உதாரணமாக, குழாய் சாய்வை அதிகரிப்பது ஓட்ட வேகத்தை மற்றும் தானாகவே சுத்தமாக்கும் திறன்களை மேம்படுத்தலாம், ஆனால் பம்பிங் ஆற்றலுக்கு அதிக ஆற்றல் தேவைப்படும். அதேபோல், மென்மையான குழாய் பொருளை தேர்ந்தெடுத்தால் உருண்டு இழப்புகளை குறைக்கிறது மற்றும் அதே ஓட்ட வீதத்தை அடைய சிறிய விட்டங்களை அனுமதிக்கிறது, இது பொருள் செலவுகளைச் சேமிக்கிறது. மேலும், சRelative Flow Depth திறமையான வரம்பில் (உதா., 0.8-0.95 பெரும்பாலான வடிவமைப்புகளுக்கு) உள்ளதா என்பதை உறுதி செய்தால், ஓட்ட திறனை அதிகரிக்கவும் நிலைத்தன்மையை பராமரிக்கவும் முடியும்.

நனைந்த சுற்று என்பது ஓடும் நீருடன் தொடர்பில் உள்ள குழாய் மேற்பரப்பின் நீளம். இது ஹைட்ராலிக் வட்டத்தை (Rₕ) நேரடியாக பாதிக்கிறது, இது ஓட்டப் பகுதியும் நனைந்த சுற்றும் இடையிலான விகிதம். ஓட்டப் பகுதியின் அடிப்படையில் குறைந்த அளவிலான நனைந்த சுற்று, அதிக ஹைட்ராலிக் வட்டத்தை உருவாக்குகிறது, இது உருண்டு இழப்புகளை குறைத்து ஓட்ட திறனை மேம்படுத்துகிறது. சுற்றுப்பாதை குழாய்களுக்கு, போதுமான ஓட்டப் பகுதியை பராமரிக்கும் போது நனைந்த சுற்றை குறைப்பது ஹைட்ராலிக் செயல்திறனை மேம்படுத்துவதற்கான முக்கியமானது. இந்த கருத்து, குறிப்பிட்ட பயன்பாட்டிற்கான வெவ்வேறு குழாய் வடிவங்கள் அல்லது பொருட்களை ஒப்பிடும்போது முக்கியமாகும்.