A nyílt csatornás hidraulikában a Froude-szám egy nagyon fontos dimenziótlan paraméter.

A Froude-szám egy dimenziótlan paraméter, amely “egy folyadékelemre ható tehetetlenségi erő és a folyadékelem súlyának” – a tehetetlenségi erő osztva a gravitációs erővel – arányát méri.

A Froude-szám a következőképpen fejezhető ki

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

hol

Fr = Froude-szám

v = sebesség (m/s)

g = gravitációs gyorsulás (9.81 m/s2)

hm = hidraulikai középmélység vagy jellemző hossz (m)

A Froude-szám olyan áramlástani problémáknál fontos, ahol a folyadék súlya (gravitációs erő) fontos erő.

Igazából ez a helyzet a szabad felületeknél, mint a hideg ablakok és a meleg radiátorok – vagy a nyitott csatornákban, mint a vízcsatornák, szennyvízcsatornák . Általában az impulzusátvitel és különösen a nyílt csatornás áramlás, valamint a hullámok és a felszíni viselkedés kiszámításakor használják.

A Froude-szám fontos a kiömlőkben, duzzasztókban, csatornákban, folyókban és a hajók tervezésénél történő áramlás elemzésénél.

A nyílt csatornás áramlásban történő vízmérésnél általában a Froude-számnak 0,5-nél kisebbnek kell lennie, hogy a hullámok ne zavarják a pontos vízmagasság mérését.

Ha a Froude-szám 1, a sebesség megegyezik a hullámterjedési sebességgel, és a lefelé irányuló hullámok vagy nyomászavarok nem tudnak felfelé haladni. Az 1-es Froude-szám határozza meg a kritikus középmélységet a kritikus sebességgel szemben.

hidraulikai középmélység

A hidraulikai középmélység a következőképpen számítható ki:

hm = A / T (2)

ahol

hm = hidraulikai középmélység (m)

T = a csatorna vagy a nyitott csatorna szélessége. felület (m)

A = a töltött áramlás keresztmetszeti területe a vezetékben vagy csatornában (m2)

Megjegyezzük, hogy a hidraulikus sugár (vagy átmérő) a folyadékmechanikában általánosan használt és az áramlási területet a nedvesített kerülethez viszonyítja.

Példa – Hidraulikai középmélység egy nyitott téglalap alakú csatornában

A nyílt csatorna szélessége 10 m. A víz mélysége a csatornában 2 m. A középmélység a következőképpen számítható

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