Hidrolik çap

Hidrolik çap, , akışkan dinamiğinde, dairesel olmayan boru ve kanallardaki akışları ele alırken yaygın olarak kullanılan bir terimdir. Bu terim kullanılarak, birçok hesaplama dairesel bir borudaki gibi yapılabilir. Kesit alanı, boru veya kanal boyunca sabit olduğunda şu şekilde tanımlanır:

burada,
, akışın kesit alanıdır,
, kesitin ıslak çevresidir.

Daha anlaşılır bir şekilde, hidrolik çap, hidrolik yarıçap  fonksiyonu olarak düşünülebilir ki bu, kanalın kesit alanının ıslak çevreye bölünmesiyle tanımlanır. Burada ıslak çevre, akışkandan kaynaklanan kayma gerilmesi ile etkileşen tüm yüzeyleri içerir.Frank M. White. Fluid Mechanics. Seventh Ed.

Dairesel bir boru durumunda,

Hidrolik çapa olan ihtiyaç, Reynolds sayısı gibi boyutsuz niceliklerde tek bir boyut kullanma gereğinden kaynaklanır. Bu tür analizlerde, aşağıdaki tabloda listelenen değişkenler kümesi yerine, tek bir değişkenin kullanılması tercih edilir. Manning formülünde hidrolik yarıçap adı verilen bir büyüklük bulunur. İsminin ima ettiğinin aksine, hidrolik çap, hidrolik yarıçapın iki katı değil, dört katıdır.

Hidrolik çap, esas olarak türbülanslı akış ile ilgili hesaplamalarda kullanılır. Türbülanslı akışta meydana gelen türbülanslı kayma gerilmesi sonucunda, dairesel olmayan kanallarda ikincil akışlar gözlemlenebilir. Hidrolik çap ayrıca iç akış problemlerinde ısı transferi hesaplamalarında da kullanılır.

Düzensiz ve dairesel olmayan kesitli kanallar
Daha genel durumda, Tesla vanası gibi düzensiz dairesel olmayan kesit alanına sahip kanallar için hidrolik çap şu şekilde tanımlanır:

burada,
, kanalın toplam ıslak hacmi,
, kanalın toplam ıslak yüzey alanıdır.

Bu tanım, düzensiz dairesel olmayan kesitli kanallar için  ve dairesel borular için  olarak basitleştirilir.

Hidrolik-çap listesi

+ Geometri  Hidrolik çap  Yorum Dairesel boru  Dairesel bir boru için hidrolik çap, basitçe borunun çapıdır. Halka Kare-kesit kanal  Burada  bir kenarın uzunluğunu ifade eder, kesit alanını değil. Dikdörtgen kanal (tamamen dolu). Kanal kapalı olduğundan, ıslanmış çevre kanalın 4 kenarından oluşur.  Çok geniş bir kanalın sınırlayıcı durumu için, yani genişliği  olan bir yarıkta, burada  ise, hidrolik çap  olur. Su kanalı veya kısmen dolu dikdörtgen kanal. Tanım gereği üstü açık olduğundan, ıslanmış çevre kanalın 3 kenarından (2 yan ve taban) oluşur.  Çok geniş bir kanalın sınırlayıcı durumu için, yani genişliği  olan bir yarıkta, burada  ve  su derinliğini ifade ederse, hidrolik çap  olur.

Tam dolu bir kanal veya kesiti düzgün çokgen olan bir boruda, hidrolik çap, ıslanmış çevre içinde çembere içten teğet olan çemberin çapı  ile eşdeğerdir. Bu durum şöyle açıklanabilir:  kenarlı düzgün bir çokgen, her birinin yüksekliği  ve tabanı  olan  üçgenin birleşiminden oluşur. Bu üçgenlerin her biri, toplam alana  ve toplam çevreye  katkı sağlar, bu da hidrolik çap için şu sonuca götürür:

Kaynakça

Ayrıca bakınız
 Hidrolik_yarıçap
 Darcy-Weisbach eşitliği

Kategori:Akışkanlar mekaniği
Kategori:Isı transferi
Kategori:Subilim
Kategori:Hidrolik
Kategori:Uzunluk