I hydraulik i åbne kanaler er Froude-tallet en meget vigtig ikke-dimensionel parameter.

Froude-tallet er en dimensionsløs parameter, der måler forholdet mellem “inertiakraften på et væskeelement og vægten af væskeelementet” – inertiakraften divideret med tyngdekraften.

Froude-tallet kan udtrykkes som

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

hvor

Fr = Froude-tallet

v = hastighed (m/s)

g = tyngdeacceleration (9.81 m/s2)

hm = hydraulisk middeldybde eller karakteristisk længde (m)

Froude-tallet er relevant i væskedynamiske problemer, hvor væskens vægt (tyngdekraften) er en vigtig kraft.

Generelt er dette situationen for frie overflader som kolde vinduer og varme radiatorer – eller strømning i åbne rør som vandkanaler, kloakrør . Det bruges ved beregning af impulsoverførsel generelt og ved beregning af strømning i åbne kanaler og bølge- og overfladeadfærd i særdeleshed.

Froude-tallet er vigtigt ved analyse af strømning i overløbsbygværker, overløb, kanalstrømme, floder og ved skibsdesign.

Vandmåling i strømning i åbne kanaler kræver generelt, at Froude-tallet er mindre end 0,5 for at undgå, at bølger forstyrrer nøjagtige vandhøjdeaflæsninger.

Når Froude-tallet er 1, er hastigheden lig med bølgeudbredelseshastigheden, og bølger eller trykforstyrrelser nedstrøms kan ikke bevæge sig opstrøms. Et Froude-tal på 1 definerer kritisk middeldybde vs. kritisk hastighed.

Hydraulisk middeldybde

Hydraulisk middeldybde kan beregnes som

hm = A / T (2)

hvor

hm = hydraulisk middeldybde (m)

T = bredden af den åbne ledning eller kanal overflade (m)

A = tværsnitsareal af den fyldte strømning i ledningen eller kanalen (m2)

Bemærk, at den hydrauliske radius (eller diameter), der almindeligvis anvendes i væskemekanikken, relaterer strømningsarealet til den våde omkreds.

Eksempel – Hydraulisk middeldybde i en åben rektangulær kanal

Bredden af en åben kanal er 10 m. Vandets dybde i kanalen er 2 m. Middeldybden kan beregnes som

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