Avokanavahydrauliikassa Frouden luku on erittäin tärkeä dimensioton parametri.

Frouden luku on dimensioton parametri, joka mittaa ”fluidielementtiin kohdistuvan inertiavoiman suhdetta fluidielementin painoon” – inertiavoima jaettuna painovoimalla.

Frouden luku voidaan ilmaista muodossa

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

jossa

Fr = Frouden luku

v = nopeus (m/s)

g = painovoiman kiihtyvyys (9.81 m/s2)

hm = hydraulinen keskisyvyys tai ominaispituus (m)

Frouden luku on merkityksellinen nestedynamiikan ongelmissa, joissa nesteen paino (gravitaatiovoima) on tärkeä voima.

Yleisesti tämä on tilanne vapailla pinnoilla, kuten kylmillä ikkunoilla ja lämpimillä lämpöpattereilla – tai virtaus avoimissa kanavissa, kuten vesikanaaleissa, viemäriputkissa . Sitä käytetään laskettaessa impulssinsiirtoa yleensä ja erityisesti avoimen kanavan virtausta sekä aaltojen ja pintojen käyttäytymistä.

Froude-luku on tärkeä analysoitaessa virtausta ylivuotoputkissa, patoaltaissa, kanavavirtauksissa, joissa ja laivasuunnittelussa.

Veden mittaaminen avoimen kanavan virtauksessa edellyttää yleensä, että Froude-luku on alle 0,5, jotta aallot eivät häiritse tarkkoja korkeuslukemia.

Kun Froude-luku on 1, nopeus on yhtä suuri kuin aaltojen etenemisnopeus, eivätkä alajuoksun aallot tai painehäiriöt voi kulkeutua ylävirtaan. Froude-luku 1 määrittelee kriittisen keskisyvyyden vs. kriittisen nopeuden.

Hydraulinen keskisyvyys

Hydraulinen keskisyvyys voidaan laskea kaavalla

hm = A / T (2)

jossa

hm = hydraulinen keskisyvyys (m)

T = kanavan tai avoimen kanavan leveys. pinta (m)

A = täytetyn virtauksen poikkipinta-ala putkessa tai kanavassa (m2)

Huomaa, että hydraulinen säde (tai halkaisija), jota käytetään yleisesti nestemekaniikassa ja joka suhteuttaa virtauksen pinta-alan kostutettuun kehään.

Esimerkki – Hydraulinen keskisyvyys avoimessa suorakulmaisessa kanavassa

Avaran kanavan leveys on 10 m. Veden syvyys kanavassa on 2 m. Keskisyvyys voidaan laskea seuraavasti

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