În hidraulica canalelor deschise, numărul Froude este un parametru adimensional foarte important.

Numărul Froude este un parametru adimensional care măsoară raportul dintre „forța de inerție asupra unui element de fluid și greutatea elementului de fluid” – forța de inerție împărțită la forța gravitațională.

Numărul Froude poate fi exprimat ca

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

unde

Fr = numărul Froude

v = viteza (m/s)

g = accelerația gravitațională (9.81 m/s2)

hm = adâncimea medie hidraulică sau lungimea caracteristică (m)

Numărul Froude este relevant în problemele de dinamică a fluidelor în care greutatea (forța gravitațională) a fluidului este o forță importantă.

În general, aceasta este situația pentru suprafețele libere, cum ar fi ferestrele reci și radiatoarele calde – sau curgerea în conducte deschise, cum ar fi canalele de apă, conductele de canalizare . Este utilizat la calcularea transferului de impuls în general și a curgerii în canale deschise și a comportamentului valurilor și suprafețelor în special.

Numărul Froude este important atunci când se analizează curgerea în deversori, baraje, curgeri de canale, râuri și în proiectarea navelor.

Măsurarea apei în curgerea în canale deschise necesită, în general, ca numărul Froude să fie mai mic de 0,5 pentru a preveni ca valurile să perturbe citirile precise ale înălțimii.

Când numărul Froude este 1, viteza este egală cu viteza de propagare a valurilor și undele din aval sau perturbațiile de presiune nu se pot deplasa în amonte. Un număr Froude de 1 definește adâncimea medie critică în raport cu viteza critică.

Adâncimea medie hidraulică

Adâncimea medie hidraulică poate fi calculată ca

hm = A / T (2)

unde

hm = adâncimea medie hidraulică (m)

unde

hm = adâncimea medie hidraulică (m)

T = lățimea conductei sau a canalului deschis suprafață (m)

A = aria secțiunii transversale a fluxului umplut în conductă sau canal (m2)

Rețineți că raza (sau diametrul) hidraulică utilizată în mod obișnuit în mecanica fluidelor și raportează aria de curgere la perimetrul umed.

Exemplu – Adâncimea medie hidraulică într-un canal dreptunghiular deschis

Lățimea unui canal deschis este de 10 m. Adâncimea apei în canal este de 2 m. Adâncimea medie poate fi calculată ca

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