Frow -Nummer, wie es berechnet wird, und Beispiele

Er Froce -Nummer In der Hydraulik weist es auf die Beziehung zwischen Trägheitskräften und Gravitationskräften für eine Flüssigkeit hin. Daher ist es eine Möglichkeit, den folgenden Quotienten zu benennen:

Wo_F Es ist die Notation für die Froduktnummer, eine dimensionslose Menge, für die dieser Name dem Hydraulikingenieur und bemerkenswerten britischen Marinearchitekt William Froude (1810-1879) gegeben wurde. Froe.

Abbildung 1. Die Reibenzahl ist notwendig, um den Wasserfluss durch einen offenen Kanal wie einen Graben zu charakterisieren. Quelle: Pixabay.

Bei der Wirkung der Wellen, die durch ein Schiff beim Navigieren oder die Strömung auf der Säule einer Brücke verursacht werden, sind die Trägheit und Schwerkraft vorhanden.

Die Rubb -Zahl ist besonders wichtig, um den Flüssigkeitsfluss in einem offenen Kanal zu charakterisieren. Ein offenes Rohr oder ein offener Kanal ist ein Kanal, dessen Oberfläche für die Atmosphäre offen ist. In der Natur gibt es viele Beispiele in Form von Flüssen und Wasserströmungen.

Und in den von Menschen hergestellten Konstruktionen haben wir:

-Dachrinnen und Abflüsse in Straßen und Gebäuden, um das Regenwasser zu fahren.

-Bewässerungsakte.

-Deponien und Abflüsse.

-Kühlkanäle für Industriemaschinen.

Dies sind alles Beispiele für Rohre,.

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Froce -Zahlenberechnung

Das zu Beginn angegebene Verhältnis zwischen den Trägheitskräften und denen der Schwerkraft nimmt je nach den Flüssigkeitsparametern die folgende Form an:

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 In dieser Gleichung repräsentiert ρ die Dichte der Flüssigkeit, v seine Geschwindigkeit, g Der Wert der Beschleunigung der Schwerkraft und L ist eine wichtige lineare Dimension des analysierten Systems.

Die vorherige Gleichung oder ihre quadratische Wurzel ist die Reibennummer:

Im Falle eines Schiffssegels ist L die Länge der Wasserleitung und für den Fluss in einem offenen Kanal die Tiefe des Flusses oder der Hydrauliktiefe ist.

Froce -Nummer für offene Rohre

Wie zu Beginn erläutert, ist der Wasserfluss durch Kanäle, die zur Atmosphäre geöffnet sind. In diesen Fällen erfolgt die Berechnung der Reibennummer durch Anwenden der folgenden Formel:

 Oder gleichwertig:

N_F = v /(gy_H) ^½

Wo  Und_H Es ist die hydraulische Tiefe, v Es ist die Durchschnittsgeschwindigkeit des Flusses und G Es ist der Wert der Beschleunigung der Schwerkraft. Die hydraulische Tiefe wird wiederum wie folgt berechnet:

Und_H = A/t

In dieser Formel repräsentiert A den Nettoquerschnittsbereich und T ist die Breite der flüssigen freien Oberfläche, die der Atmosphäre oben im Kanal oder Rohr ausgesetzt ist. Es gilt für einen rechteckigen Kanal oder eine Konstante und konstante Tiefe.

Es ist wichtig, die Tatsache hervorzuheben, dass, da NF dimensionlos ist, das Produkt Gy_H Es muss das Quadrat einer Geschwindigkeit sein. In der Tat kann gezeigt werden, dass:

C_entweder² = gy_H

Mit c_entweder Als Ausbreitungsgeschwindigkeit einer oberflächlichen Welle, analog bei der Schallgeschwindigkeit in einer Flüssigkeit. Daher ist die Rubb -Zahl auch analog zur Machzahl, die weit verbreitet ist, um die Geschwindigkeit der Flugzeuge mit der des Klangs zu vergleichen.

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Arten des Flusses gemäß der Froce -Zahl

Der Flüssigkeitsfluss in einem offenen Kanal wird nach dem Wert von n in drei Regime eingeteilt_F:

-Wenn n_F < 1, se tiene un movimiento en régimen lento o Unterkritisch.

-Ohne_F = 1 Der Fluss heißt Kritischer Fluss.

-Schließlich, wenn Sie n haben_F > 1 Die Bewegung erfolgt in einem schnellen Regime oder überkritisch.

Frow -Nummer und Reynolds -Nummer

Die Reynolds n Nummer_R Es ist eine weitere sehr wichtige dimensionslose Menge bei der Analyse des Flüssigkeitsflusss, durch den es bekannt ist, wenn die Flüssigkeit Verhalten hat laminieren und wann ist es turbulent. Diese Konzepte gelten für beide Flüsse in geschlossenen und offenen Kanälen.

Ein Fluss ist laminar, wenn sich die Flüssigkeit in Schichten, die nicht gemischt sind. Andererseits ist der turbulente Fluss durch chaotisches und chaotisches Fluss gekennzeichnet.

Eine Möglichkeit, herauszufinden, ob ein Wasserfluss laminar oder turbulent ist. Wenn der Fluss laminar ist, fließt der Tintenstrom getrennt von dem von Wasser, aber wenn es sich um einen turbulenten Strömung handelt, wird die Tinte schnell gemischt und abgelöst.

Figur 2. Laminarer Strömung und turbulenter Fluss. Quelle: Wikimedia Commons. Seralepova [CC BY-SA 4.0 (https: // creativecommons.Org/lizenzen/by-sa/4.0)]]

In diesem Sinne hat bei der Kombination der Auswirkungen der Durchflusszahl mit denen der Reynolds Nummer eins:

-Unterkritischer Laminar: n_R < 500 y N_F < 1

-Unterkritisch turbulent: n_R > 2000 und n_F < 1

-Superkritischer Laminar: n_R < 500 y N_F > 1

-Superkritischer turbulent: n_R > 2000 und n_F > 1

Wenn die Flüsse in den Übergangsregionen auftreten, ist es aufgrund ihrer Instabilität komplizierter, sie zu charakterisieren.

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Gelöstes Beispiel

Ein 4 m breiter Fluss und 1 m tiefes hat einen 3 m Fluss³ /S. Stellen Sie fest, ob der Fluss unterkritisch oder überkritisch ist.

Lösung

Den Wert von n zu finden_F Es ist notwendig, die Geschwindigkeit des Flussstroms zu kennen. Die Aussage gibt uns den Fluss, der auch als Geschwindigkeitsflussrate bezeichnet wird und die von der Querschnittsfläche und der Flussgeschwindigkeit des Flusses abhängt. Es wird so berechnet:

Q = a.v

Wo Q Es ist der Fluss, ZU Es ist der Kreuz -Abschnittsbereich und V ist die Geschwindigkeit. Annahme eines rechteckigen Querschnittsbereichs:

A = Breite x Tiefe = 4 m x 1 m = 4 m²

Dann ist die Geschwindigkeit V:

v = q/a = 3 m³ / s / 4 m²= 0.75 m/s

Hydraulische Tiefe im Fall des rechteckigen Abschnittrohrs fällt mit der Tiefe zusammen und ersetzt daher die Werte in der N -Gleichung_F, mit Und_H = 1 m Und G = 9.8 m/s² Du hast:

N_F = v /(gy_H) ^½ = 0.75 m / s / (9.8 m/s² x 1 m) ^½ = 0.24

Seit n_F Es ist weniger als 1, der Fluss hat ein unterkritisches Verhalten, dh langsames Regime.

Verweise

1. Cimbala, c. 2006. Mechaniker von Flüssigkeiten, Grundlagen und Anwendungen. MC. Graw Hill.
2. Franzini, j. 1999. Flüssigkeitsmechanik mit Anwendung befindet sich in Engineering. MC. Graw Hill.
3. Mott, r.  2006. Strömungsmechanik. 4. Auflage. Pearson Ausbildung. 
4. Weiß, f. 2004. Strömungsmechanik. 5. Ausgabe. Mc Graw Hill. 
5. Wikipedia. Froce -Nummer. Geborgen von: ist.Wikipedia.Org.