水力直徑

水力直徑（hydraulic diameter）常用:${\displaystyle D_{H}}$表示，是一個處理非圓形管道內流動時的常用物理量，使用這一物理量可以使非圓形管道中的計算轉化成圓形管道中的計算，便於求出雷諾數等數據。

定義

${\displaystyle D_{H}={\frac {4A}{P}}}$

此處的A是管道的浸潤橫截面積，P是橫截面的浸潤周長。 對於圓形的管道:

${\displaystyle A=\pi r^{2},P=2\pi r}$

${\displaystyle D_{H}={\frac {4A}{P}}={\frac {4\pi r^{2}}{2\pi r}}=2r=D}$

即水力直徑等於管道直徑。

對於環形的管道，其水力直徑等於：

${\displaystyle D_{H}={\frac {4\cdot 0.25\pi (D_{o}^{2}-D_{i}^{2})}{\pi (D_{o}+D_{i})}}=D_{o}-D_{i}}$

此處的D_o為管道外徑，D_i為管道內徑。

對於長方形的橫截面，當其完全充滿流體時，水力直徑為：

${\displaystyle D_{H}={\frac {4HW}{2(H+W)}}={\frac {2HW}{H+W}}}$

此處H是橫截面的高度，W是橫截面的寬度。

極限情況是橫截面的寬度遠遠長於其高度，即W≫H, 可以得到

${\displaystyle D_{H}=2H}$

即水力直徑等於兩倍的板間距。

流體部分充滿時，若只有一半充滿流體，則

${\displaystyle D_{H}={\frac {4HW}{2H+W}}}$

極限情況是兩塊平行板之間的流體，此時橫截面的寬度遠遠長於其高度，即W≫H, 可以得到

${\displaystyle D_{H}=4H}$

即水力直徑等於四倍的板間距。

參考文獻

• 明尼苏达大学机械工程课程网页 (PDF). [2012-11-02]. （原始內容存檔 (PDF)於2011-06-14）.