I öppen kanalhydraulik är Froude-talet en mycket viktig icke-dimensionell parameter.

Froude-talet är en dimensionslös parameter som mäter förhållandet mellan ”tröghetskraften på ett vätskeelement och vätskeelementets vikt” – tröghetskraften dividerad med gravitationskraften.

Froudetal kan uttryckas som

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

där

Fr = Froudetal

v = hastighet (m/s)

g = gravitationsacceleration (9.81 m/s2)

hm = hydrauliskt medeldjup eller karakteristisk längd (m)

Froude-talet är relevant i flödesdynamiska problem där vätskevikten (gravitationskraften) är en viktig kraft.

I allmänhet gäller detta för fria ytor, t.ex. kalla fönster och varma radiatorer, eller för flöden i öppna rör, t.ex. vattenkanaler och avloppsrör. Det används vid beräkning av impulsöverföring i allmänhet och flöden i öppna kanaler och våg- och ytbeteende i synnerhet.

Froude-talet är viktigt vid analys av flöden i spillways, vallar, kanalflöden, floder och vid fartygsdesign.

Vattenmätning i flöden i öppna kanaler kräver i allmänhet att Froude-talet är mindre än 0,5 för att förhindra att vågor stör exakta höjdemätningar.

När Froude-talet är 1 är hastigheten lika med vågutbredningshastigheten och vågor eller tryckstörningar nedströms kan inte färdas uppströms. Ett Froude-tal på 1 definierar kritiskt medeldjup i förhållande till kritisk hastighet.

Hydrauliskt medeldjup

Hydrauliskt medeldjup kan beräknas som

hm = A / T (2)

där

hm = hydrauliskt medeldjup (m)

T = bredden på ledningen eller den öppna kanalen. yta (m)

A = tvärsnittsarea för det fyllda flödet i ledningen eller kanalen (m2)

Notera att den hydrauliska radien (eller diametern) som vanligen används inom strömningslära och som relaterar flödesarean till den fuktade omkretsen.

Exempel – Hydrauliskt medeldjup i en öppen rektangulär kanal

Bredden på en öppen kanal är 10 m. Vattendjupet i kanalen är 2 m. Medeldjupet kan beräknas som

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