محاسبه‌گر دبی جریان و نمای دو بعدی سیالات

📖 راهنمای جامع علمی و فرمول‌های محاسبه دبی

۱. دبی حجمی چیست؟

دبی حجمی (Q) به حجم سیالی گفته می‌شود که در واحد زمان از یک سطح مقطع مشخص عبور می‌کند. رابطه بنیادی دبی حجمی حاصل‌ضرب مساحت مقطع جریان (A) در سرعت متوسط سیال (V) است:

۲. فرمول‌های محاسبه مساحت مقطع (A)

الف) لوله دایره‌ای کامل (Full Circular Pipe):

هنگامی که لوله به‌طور کامل از سیال پر شده است:

ب) لوله دایره‌ای نیمه‌پر (Partially Full Pipe):

برای لوله‌ای با قطر D و عمق سیال y، ابتدا زاویه مرکزی مقطع خیس‌شده (θ به رادیان) محاسبه می‌شود:

سپس مساحت مقطع خیس‌شده به صورت زیر به دست می‌آید:

ج) کانال مستطیلی (Rectangular Channel):

برای کانال مستطیلی با عرض کف b و عمق جریان y:

د) کانال ذوزنقه‌ای (Trapezoidal Channel):

برای کانال ذوزنقه‌ای با عرض کف b، عرض سطح بالا B و عمق y:

۳. راهنمای استفاده از ابزار

• گام اول: نوع مقطع مجرا (لوله کامل، لوله نیمه‌پر، کانال مستطیلی یا ذوزنقه‌ای) را از منوی کشویی اول انتخاب کنید.
• گام دوم: ابعاد مربوط به مقطع را وارد کرده و واحد اندازه (متر، سانتی‌متر، فوت، اینچ) را تعیین کنید.
• گام سوم: سرعت جریان سیال را بر حسب m/s یا ft/s وارد کنید.
• گام چهارم: واحد خروجی دبی مطلوب (مانند لیتر بر ثانیه یا مترمکعب بر ساعت) را انتخاب کرده و روی دکمه «محاسبه دبی جریان» کلیک کنید.
• گام پنجم: شبیه‌سازی دو بعدی در کادر بالا تغییرات سطح مقطع و انیمیشن سیال را به‌صورت زنده به شما نشان می‌دهد.

۴. مثال کاربردی

مسئله: یک لوله دایره‌ای با قطر ۰.۵ متر به‌صورت کامل پر از آب است و سرعت جریان ۲ متر بر ثانیه می‌باشد. دبی حجمی را بر حسب لیتر بر ثانیه محاسبه کنید.

حل:
۱. مساحت مقطع: A = (π × 0.5²) / 4 = 0.19635 m²
۲. دبی حجمی: Q = 0.19635 × 2 = 0.3927 m³/s
۳. تبدیل به لیتر بر ثانیه: 0.3927 × 1000 = 392.7 L/s