水力直径

水力直径 DH 是处理非圆形管道和通道中的流量时常用的术语。 使用这个术语，可以用与圆管相同的方式计算很多东西。 当横截面沿管或通道长度均匀时

在哪里

A为过流截面积，P为该截面的润湿周长。

更直观地，水力直径可以理解为水力半径 RH 的函数，RH 定义为通道的横截面积除以湿周。 此处，润湿周长包括受流体剪切应力作用的所有表面。

请注意，对于圆形管道的情况

由于在雷诺数等无量纲量的情况下使用单一维度，因此需要水力直径，它更喜欢单个变量进行流量分析，而不是下表中列出的变量集。[这句话需要 work] 曼宁公式包含一个称为水力半径的量。 尽管顾名思义，水力直径不是水力半径的两倍，而是四倍。

水力直线主要用于涉及湍流的计算。 由于湍流中的湍流剪切应力，可以在非圆形管道中观察到二次流。 水力直线也用于计算内流问题中的传热。

在更一般的情况下，具有非均匀非圆形横截面积的通道

V是通道的总润湿体积，S是总润湿表面积。

这个定义简化为 4 A P {\displaystyle {\frac {4A}{P}}} 对于均匀的非圆形横截面通道，和 2 R {\displaystyle 2R} 对于圆形管道。

对于横截面为正多边形的完全填充的管道或管道，水力直径等于湿周内切圆的直径 D {\displaystyle D}。这可以看成如下： N { \displaystyle N} 边正多边形是 N {\displaystyle N} 个三角形的并集，每个三角形的高度为 D / 2 {\displaystyle D/2} 且底边 B = D tan ⁡ ( π / N ) { displaystyle B=D\tan(\pi /N)} 。每个这样的三角形贡献 B D / 4 {\displaystyle BD/4} 到总面积和 B {\displaystyle B} 到总周长。