V hydraulice otevřených kanálů je Froudeovo číslo velmi důležitým nedimenzionálním parametrem.

Froudeovo číslo je bezrozměrný parametr, který měří poměr „setrvačné síly působící na prvek tekutiny k hmotnosti prvku tekutiny“ – setrvačná síla dělená gravitační silou.

Froudeovo číslo lze vyjádřit jako

Fr = v / (g hm)1/2 (1)

kde

Fr = Froudeovo číslo

v = rychlost (m/s)

g = tíhové zrychlení (9.).81 m/s2)

hm = střední hydraulická hloubka nebo charakteristická délka (m)

Froudeovo číslo má význam v problémech dynamiky tekutin, kde je důležitou silou tíha (gravitační síla) tekutiny.

Obecně je to situace u volných ploch, jako jsou studená okna a horké radiátory – nebo proudění v otevřených kanálech, jako jsou vodní kanály, kanalizační potrubí . Používá se při výpočtu přenosu hybnosti obecně a při proudění v otevřeném kanálu a chování vln a hladin zvláště.

Froudovo číslo je důležité při analýze proudění v přepadech, jezech, průtocích v kanálech, řekách a při navrhování lodí.

Měření vody v proudění v otevřeném kanálu obecně vyžaduje, aby Froudovo číslo bylo menší než 0,5, aby vlny nerušily přesné odečty výšky.

Když je Froudeovo číslo 1, je rychlost rovna rychlosti šíření vln a vlny nebo tlakové poruchy po proudu se nemohou šířit proti proudu. Froudeovo číslo 1 definuje kritickou střední hloubku vůči kritické rychlosti.

Hydraulická střední hloubka

Hydraulickou střední hloubku lze vypočítat jako

hm = A / T (2)

kde

hm = hydraulická střední hloubka (m)

T = šířka otevřeného potrubí nebo kanálu. povrchu (m)

A = plocha průřezu naplněného toku v potrubí nebo kanálu (m2)

Poznamenejme, že hydraulický poloměr (nebo průměr) se běžně používá v mechanice tekutin a vztahuje plochu toku k smáčenému obvodu.

Příklad – Hydraulická střední hloubka v otevřeném obdélníkovém kanálu

Šířka otevřeného kanálu je 10 m. Hloubka vody v kanálu je 2 m. Střední hloubku lze vypočítat jako

hm = ((10 m) * (2 m)). / (10 m)