Comment calculer l'écoulement par gravité

Ecrire l'équation pour le calcul du débit volumétrique Q de la pesanteur: Q = V x A, où A est la surface en coupe transversale d'écoulement perpendiculaire à la direction d'écoulement et V est la vitesse moyenne de section transversale de l'écoulement.

En utilisant une calculatrice, déterminer la superficie de la section A du système de canal ouvert vous travaillez avec. Par exemple, si vous essayez de trouver l'aire de la section d'un tuyau circulaire, l'équation serait A = (&# X3C0- &# XF7- 4) x D&# XB2-, où D est le diamètre intérieur du tuyau. Si le diamètre du tuyau est D = 0,5 pieds, puis la zone de section transversale A = 0,785 x (0,5 pi)&# XB2- = 0,196 ft&# XB2-.

Notez la formule de la vitesse moyenne V de la section: V = (k &# XF7- n) x Rh ^ 2/3 x S ^ 1/2, étaient n est le coefficient de rugosité de Manning ou constante empirique, Rh est le rayon hydraulique, S est la pente du fond du canal et k est une constante de conversion, qui dépend du type de système d'unité que vous utilisez. Si vous utilisez des unités US coutumiers, k = 1,486 et pour les unités SI 1.0. Pour résoudre cette équation, vous aurez besoin de calculer le rayon hydraulique et la pente du canal ouvert.

Calculer le rayon hydraulique Rh du canal ouvert à l'aide de la formule suivante Rh = A &# XF7- P, où A est la surface en coupe transversale d'écoulement et P est le périmètre mouillé. Si vous calculez le Rh pour une conduite circulaire, alors A sera égal &# X3C0- x (rayon de la conduite)&# XB2- et P sera égale à 2 x &# X3C0- rayon x de la conduite. Par exemple, si votre tuyau a une superficie de 0.196 ft A&# XB2-. et un périmètre de P = 2 x &# x3C0- x 0,25 pi = 1,57 pi, que le rayon hydraulique est égal à Rh = A &# XF7- P = 0,196 ft&# XB2- &# XF7- 1,57 ft = 0,125 ft.

Calculer le fond pente S de la chaîne à l'aide S = hf / L, ou en utilisant la formule algébrique pente = augmentation divisé par terme, en imaginant la conduite comme étant une ligne sur une grille xy. La montée est déterminé par la variation de la distance verticale y et la course peut être déterminée par la variation de la distance horizontale x. Par exemple, vous avez trouvé le changement y = 6 pieds et le changement de x = 2 pieds, de sorte que la pente S = &# X2206-y &# XF7- &# X2206 X = 6 pi &# XF7- 2 pi = 3.

Déterminer la valeur du coefficient de rugosité de n de Manning pour la zone que vous travaillez, en gardant à l'esprit que cette valeur est la zone-dépendant et peut varier tout au long de votre système. La sélection de la valeur peut grandement influer sur le résultat de calcul, de sorte qu'il est souvent choisi parmi une table de constantes définies, mais peut être de retour calculée à partir de mesures de terrain. Par exemple, vous avez trouvé le coefficient de Manning d'un tuyau de métal entièrement revêtu à 0,024 s / (m ^ 1/3) de la rugosité Table hydraulique.

Calculer la valeur de la vitesse moyenne V de l'écoulement en branchant les valeurs déterminées pour n, S et Rh dans V = (k &# XF7- n) x Rh ^ 2/3 x S ^ 1/2. Par exemple, si nous avons trouvé S = 3, Rh = 0,125 ft, n = 0,024 et k = 1,486, alors V sera égal à (1.486 &# XF7- 0.024s / (ft ^ 1/3)) x (x 0,125 ft ^ 2/3) (3 ^ 1/2) = 26,81 ft / s.

Calcul du débit volumétrique Q due à la pesanteur: Q = A x V. Si A = 0,196 ft&# XB2- et V = 26,81 ft / s, alors le taux d'écoulement gravitationnel Q = A x V = 0,196 ft&# xB2- x 26,81 ft / s = 5,26 pi&# XB3- / s de débit volumétrique de l'eau passant par le tronçon de canal.