Dans l’hydraulique des canaux ouverts, le nombre de Froude est un paramètre non dimensionnel très important.

Le nombre de Froude est un paramètre sans dimension mesurant le rapport entre « la force d’inertie sur un élément de fluide et le poids de cet élément » – la force d’inertie divisée par la force gravitationnelle.

Le nombre de Froude peut être exprimé comme

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

où

Fr = nombre de Froude

v = vitesse (m/s)

g = accélération de la gravité (9.81 m/s2)

hm = profondeur moyenne hydraulique ou longueur caractéristique (m)

Le nombre de Froude est pertinent dans les problèmes de dynamique des fluides où le poids (force gravitationnelle) du fluide est une force importante.

En général, c’est la situation pour les surfaces libres comme les fenêtres froides et les radiateurs chauds – ou l’écoulement dans les conduits ouverts comme les canaux d’eau, les canalisations d’égout . Il est utilisé lors du calcul du transfert de quantité de mouvement en général et de l’écoulement en canal ouvert et du comportement des vagues et des surfaces en particulier.

Le nombre de Froude est important lors de l’analyse de l’écoulement dans les déversoirs, les barrages, les écoulements en canal, les rivières et dans la conception des navires.

La mesure de l’eau dans l’écoulement en canal ouvert nécessite généralement que le nombre de Froude soit inférieur à 0,5 pour éviter que les vagues ne perturbent la lecture précise de la hauteur de chute.

Lorsque le nombre de Froude est égal à 1, la vitesse est égale à la vitesse de propagation des ondes et les ondes ou les perturbations de pression en aval ne peuvent pas se déplacer en amont. Un nombre de Froude égal à 1 définit la profondeur moyenne critique par rapport à la vitesse critique.

Profondeur moyenne hydraulique

La profondeur moyenne hydraulique peut être calculée comme

hm = A / T (2)

où

hm = profondeur moyenne hydraulique (m)

T = largeur du conduit ou de la surface ouverte du canal. surface (m)

A = surface de la section transversale de l’écoulement rempli dans le conduit ou le canal (m2)

Notez que le rayon (ou diamètre) hydraulique est couramment utilisé en mécanique des fluides et relie la surface d’écoulement au périmètre mouillé.

Exemple – Dépôt moyen hydraulique dans un canal rectangulaire ouvert

La largeur d’un canal ouvert est de 10 m. La profondeur de l’eau dans le canal est de 2 m. Le dépôt moyen peut être calculé comme

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