水力直径（数学术语）

水力直径

数学术语

水力直径（hydraulic diameter）是指过流断面面积与周长之比的四倍。非圆管由于沿四周的壁面剪切应力（wall shear stress）不是均匀分布，只能计算其沿四周的平均值。两种情况的表达式比较起来，可以很直观的得到一个比拟，即A/P ~ r/2。两边同时乘以4，有4A/P ~ 2r（= D）。这样就将水力直径和圆管的真实直径在水力学意义上等效起来。

应用

以典型阀口为分析对象,根据等截面节流槽与渐扩型节流槽的计算准则,应用微积分推导出复杂阀口等效过流面积的精确计算公式,并计算相应的水力直径。运用MATLAB编程计算得出阀口过流面积与水力直径曲线。分析不同形式节流槽过流面积与水力直径曲线的特点,比较其对系统流量特性的影响,为节流阀阀口的设计与选取提供参考。

基本内容

计算雷诺数时，对圆管显然是取直径做特征长度的，从而4A/P也就可以作为非圆管的特征长度，称之为“水力直径”。显然圆管其本身的真实直径也就是水力直径，从物理意义上即可看出，简单的几何关系也易证。另一个很好的例子是拟无限宽（W >> H）的平行板间流动，其水力直径应近似取2倍的板间距（2H）而不是板间距本身。

参考资料

1.典型节流阀口的过流面积与水力直径计算与分析·中国知网