No sistema hidráulico de canal aberto, o número Froude é um parâmetro não-dimensional muito importante.

O número Froude é um parâmetro sem dimensões que mede a relação entre “a força de inércia num elemento do fluido e o peso do elemento do fluido” – a força de inércia dividida pela força gravitacional.

O Número de Froude pode ser expresso como

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

>where

Fr = Número de Froude

v = velocidade (m/s)

g = aceleração da gravidade (9.81 m/s2)

hm = profundidade média hidráulica ou comprimento característico (m)

> O número de Froude é relevante em problemas dinâmicos do fluido onde o peso (força gravitacional) do fluido é uma força importante.

Em geral esta é a situação para superfícies livres como janelas frias e radiadores quentes – ou fluir em condutas abertas como canais de água, canos de esgoto . É usado ao calcular a transferência de momento em geral e o fluxo em canal aberto e o comportamento das ondas e da superfície em particular.

O número Froude é importante ao analisar o fluxo em vertedouros, açudes, fluxos de canais, rios e no projeto de navios.

A medição da água em canal aberto geralmente requer que o número Froude seja inferior a 0,5 para evitar que as ondas perturbem as leituras precisas da cabeça.

Quando o número de Froude é 1, a velocidade é igual à velocidade de propagação da onda e as ondas a jusante ou perturbações de pressão não podem viajar para montante. Um número de Froude de 1 define a profundidade média crítica vs. velocidade crítica.

Profundidade média hidráulica

Profundidade média hidráulica pode ser calculada como

hm = A / T (2)

where

hm = profundidade média hidráulica (m)

T = largura do conduíte ou canal aberto superfície (m)

A = área da secção transversal do fluxo cheio em conduto ou canal (m2)

Nota que o raio (ou diâmetro) hidráulico comumente usado na mecânica dos fluidos e relaciona a área de fluxo com o perímetro molhado.

Exemplo – Depto médio hidráulico num canal rectangular aberto

A largura de um canal aberto é de 10 m. A profundidade da água no canal é de 2 m. O depto médio pode ser calculado como

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