水力直徑水力半徑當(dāng)量直徑

?1.水力直徑（hydraulicdiameter）的引入水力直徑是在管內(nèi)流動internalpipeflow）中引入的，其目的是為了給非圓管流動取一個適合的特點長度來計算其雷諾數(shù)。非圓管因為沿濕周的壁面剪切應(yīng)力（wallshearstress）不是平均散布，只好計算其沿濕周的平均值。兩種狀況的表達式比較起來，可以很直觀的獲得一個比較，即A/P~r/2。兩邊同時乘以4，有4A/P~2r（=D）。這樣就將非圓管的4倍截面積除以濕周和圓管的真實直徑在水力學(xué)意義上等效起來。計算雷諾數(shù)時，對圓管顯然是取直徑做特點長度的，進而4A/P也就可以作為非圓管的特點長度，稱之為“水力直徑”。顯然圓管其自己的真實直徑也就是水力直徑，從物理意義上即可看出，簡單的幾何關(guān)系也易證。另一個很好的例子是擬無窮寬（W>>H）的平行板間流動，其水力直徑應(yīng)近似取2倍的板間距（2H）而不是板間距自己。水力半徑（hydraulicradius）的引入與前者看似關(guān)系實則使用途合迥異。物理本源是相同的，但是其引入的目的是為明槽流動（open-channelflow）取一個適合的特點長度。最典型的是半圓截面明槽流（也許管內(nèi)流但是只有下半圓截面積有流體），顯然其特點長度取為真實半徑r，也即半圓明槽流的水力半徑等于真實半徑r。簡單數(shù)學(xué)計算可得，對于半圓明槽流，其A/P=r。對于其余形狀的明槽流，相同定義A/P為其特點長度，稱為“水力半徑”。從數(shù)學(xué)上看，對某一截面形狀而言，“水力直徑是水力半徑的4倍”這個關(guān)系是成立的，但是從物理意義上講這個關(guān)系沒有意義。我們不會同時計算某一種流動的水力直徑和水力半徑。對于管內(nèi)流只用水力直徑來表征，而明槽流則只用水力半徑來表征。對應(yīng)于上段的那個例子，假如去掉兩平行板中的上邊一塊，則流動變?yōu)閿M無窮寬明槽流，其特點長度應(yīng)取水力半徑，近似等于水深H而不是本來的2H。3.所謂的“當(dāng)量直徑（equivalentdiameter）”？之因此打個問號，蓋因不知其中文的原始出處。不知道是否是哪本國內(nèi)教材上的提法呢？有混淆概念的嫌疑。按英文的翻譯，就是水力直徑4個字足矣，用當(dāng)量直徑的提法實無必需也不夠正確。相反，若是是從英文equivalentdiameter翻譯過來的當(dāng)量直徑，則擁有不同樣于以上水力直徑的物理意義。其引入是為了便于求非圓截面管的水頭損失狀況，將其等效于某直徑的圓管，而二者擁有相同的水頭損失。這個觀點有助于工程上列表查表算水頭損失用，跟為了確立雷諾數(shù)而取的特點長度————水力直徑則完整不是一碼事。流體力學(xué)中別的一種equivalentdiameter的定義是針對多相流的，比方固體顆粒，將非規(guī)則形狀的顆粒等效為擁有相同體積的圓球體，則對應(yīng)的圓球直徑就是所謂當(dāng)量直徑。顯然這個定義與本議論沒關(guān)就是了，呵呵4.怎樣區(qū)分的建議其一，堅決忽略“水力直徑”和“水力半徑”二者名字的相似以及計算式上的“直觀”的倍數(shù)關(guān)系，而是從物理意義上來區(qū)分。對管內(nèi)流動，我們絕不考慮水力半徑；而對明槽流動，也不去算水力直徑。固然從數(shù)學(xué)上能求出管內(nèi)流的水力半徑和明槽流的水力直徑，但都是沒有物理意義的東西。其二，忽略所謂“當(dāng)量直徑”的提法，只提水力直徑和hydraulicdiameter。不然寫成英文，老外預(yù)