管道系统中曼宁公式二沿程水头损失在线计算器

🎯 工具用途
本工具用于快速计算管道沿程水头损失，基于曼宁公式二（经验公式）。适用于给水排水、水利工程、市政管网等领域，帮助工程师确定管道沿程能量损失。用户输入粗糙系数 n、流量 q（单位 m³/h）、管道长度 L 及管径（直径或半径），即可获得准确的沿程水头损失，并自动计算水力半径、谢才系数 C、流速、水力坡度、雷诺数等扩展参数。

📐 适用场景
• 给水工程：输水管道、供水管网的水力计算
• 排水工程：雨水管网、污水管道的沿程损失分析
• 水利工程：明渠、压力隧洞的均匀流计算
• 工业管道：冷却水、工艺水管路系统设计
• 教学科研：验证曼宁公式的应用

🔧 使用步骤
1. 输入粗糙系数 n（根据管道材质确定，如混凝土管 0.013~0.017，钢管 0.012~0.014，塑料管 0.009~0.011）
2. 输入流量 q（立方米/小时，m³/h）
3. 输入管道长度 L（米）
4. 输入管径数值，选择单位（毫米或米）
5. 选择管径类型（直径 D 或半径 R）
6. 选择小数精度（默认2位，最大8位）
7. 点击“计算”按钮，系统将自动输出沿程水头损失 h_f、谢才系数 C、水力半径、流速、水力坡度、雷诺数等完整结果

⚠️ 注意事项
• 所有输入值必须为正数
• 本工具采用的曼宁公式二为：h_f = (10.29 × n² × q² × L) / D^5.333，其中 q 单位为 m³/h，D 单位为米，结果 h_f 单位为米
• 本工具适用于圆管满流，水力半径 R = D/4，谢才系数 C = 6/√R
• 中间量 y = 1/6 ≈ 0.16667
• 流量单位固定为 m³/h，公式中的常数 10.29 已包含单位换算，请勿自行转换
• 流速、雷诺数等扩展信息基于流量转换后的 m³/s 计算，仅供辅助参考
• 雷诺数计算基于水温20℃清水，运动粘度 ν=1e-6 m²/s，若流体不同请自行修正

💡 常见问题
问：粗糙系数 n 如何确定？
答：n 可通过查表获得，例如：新钢管 0.012，旧铸铁管 0.015，PVC 管 0.009，混凝土管 0.014。若数值较大（如 2），可能是测试值或用于教学示例。

问：为什么公式中使用 10.29 这个常数？
答：该常数来源于曼宁公式推导及单位换算，将流量单位 m³/h 与直径单位米相结合，方便工程应用。

问：水头损失结果异常大？
答：当粗糙系数 n 较大、流量较大或管径较小时，水头损失会急剧增大，符合物理规律。请检查输入是否合理。

问：可以计算非圆形管道吗？
答：本工具针对圆形管道。非圆形截面需先计算水力直径，但本工具暂未支持自动计算，可手动将水力直径作为直径输入（选择直径类型）。