In de hydraulica van open kanalen is het getal van Froude een zeer belangrijke niet-dimensionale parameter.
Het getal van Froude is een dimensieloze parameter die de verhouding meet tussen “de traagheidskracht op een vloeistofelement en het gewicht van het vloeistofelement” – de traagheidskracht gedeeld door de gravitatiekracht.
Het getal van Froude kan worden uitgedrukt als
Fr = v / (g hm)1/2 (1)
waar
Fr = getal van Froude
v = snelheid (m/s)
g = versnelling van de zwaartekracht (9.81 m/s2)
hm = hydraulische gemiddelde diepte of karakteristieke lengte (m)
Het getal van Froude is relevant in vloeistofdynamische problemen waar het gewicht (de zwaartekracht) van de vloeistof een belangrijke kracht is.
In het algemeen is dit de situatie voor vrije oppervlakken zoals koude ramen en hete radiatoren – of stroming in open leidingen zoals waterkanalen, rioolbuizen . Het wordt gebruikt bij het berekenen van momentum overdracht in het algemeen en open kanaal stroming en golf en oppervlakte gedrag in het bijzonder.
Het Froude getal is belangrijk bij het analyseren van stroming in overlaten, stuwen, kanaal stromingen, rivieren en in het ontwerpen van schepen.
Water meting in open kanaal stroming vereist over het algemeen dat het Froude getal kleiner is dan 0.5 om te voorkomen dat golven nauwkeurige hoofd metingen verstoren.
Wanneer het getal van Froude 1 is, is de snelheid gelijk aan de voortplantingssnelheid van de golf en kunnen stroomafwaartse golven of drukstoringen zich niet stroomopwaarts verplaatsen. Een Froude-getal van 1 definieert de kritische gemiddelde diepte versus de kritische snelheid.
Hydraulische gemiddelde diepte
Hydraulische gemiddelde diepte kan worden berekend als
hm = A / T (2)
waar
hm = hydraulische gemiddelde diepte (m)
T = breedte van buis of kanaal open oppervlak (m)
A = doorsnede van de gevulde stroom in de buis of het kanaal (m2)
Merk op dat de hydraulische straal (of diameter), die algemeen wordt gebruikt in de vloeistofmechanica, het oppervlak van de stroming relateert aan de bevochtigde omtrek.
Voorbeeld – Hydraulische gemiddelde diepte in een open rechthoekig kanaal
De breedte van een open kanaal is 10 m. De diepte van het water in het kanaal is 2 m. De gemiddelde diepte kan worden berekend als
hm = ((10 m) * (2 m)) / (10 m)