水力直徑計算器

輸入計算

截面積 A（m²）

濕周 P（m）

結果

水力直徑（Dh）

1

公尺

截面積 A	1 m²
濕周 P	4 m
公式	Dh = 4A / P

什麼是水力直徑？

水力直徑（D_h）是一種等效直徑，用來分析非圓形管道中的流動，例如矩形風管、明渠、環狀截面以及部分充滿的管路。它把複雜的截面幾何簡化成單一的長度尺度，讓工程師能將原本適用於圓管的關係式（如雷諾數與達西摩擦係數）套用到任何形狀的截面上。

水力直徑結合了橫截面積 A 與濕周 P。

如何使用本計算器

請輸入流體實際佔據的截面積 A（單位為平方公尺），以及濕周 P（截面邊界中與流體接觸的長度，單位為公尺）。計算器會以公尺為單位回傳水力直徑。若是完全充滿的圓管，計算結果會剛好等於管子的實際直徑。

公式說明

水力直徑定義為 $$D_h = \frac{4 \cdot \text{Area } A}{\text{Wetted Perimeter } P}$$ 式中之所以乘以 4，是為了讓充滿流動的圓管（直徑為 \(D\)，其中 \(A = \pi D^2/4\)、\(P = \pi D\)）代入後得到 \(D_h = 4(\pi D^2/4)/(\pi D) = D\)，剛好等於管徑。要特別注意：在明渠中，濕周「不包含」自由水面，因為水面與空氣接觸的這段邊界並不會產生管壁摩擦。

圓形、矩形與明渠截面的面積 A 與濕周 P 各不相同。

實例演算

假設有一條寬 2 公尺的矩形渠道，水深為 1 公尺。流動截面積為 \(A = 2 \times 1 = 2 \text{ m}^2\)。濕周等於渠底加上兩側水深：\(P = 2 + 1 + 1 = 4 \text{ m}\)。因此 $$D_h = \frac{4 \times 2}{4} = 2 \text{ m}$$

常見問題

水力直徑和水力半徑一樣嗎？不一樣。水力半徑為 \(R = A/P\)，因此 \(D_h = 4R\)，兩者剛好相差 4 倍。

應該使用什麼單位？只要單位一致即可。若 A 用 m²、P 用 m，算出的 D_h 就是公尺；若用 ft² 與 ft，結果則為英尺。

自由水面要算進濕周裡嗎？不用。對於明渠流動，只計入固體邊界（渠底與淹沒的側壁），不包含上方暴露在空氣中的水面。