Froudes tal

Den här artikeln behöver källhänvisningar för att kunna verifieras. (2020-02) Åtgärda genom att lägga till pålitliga källor (gärna som fotnoter). Uppgifter utan källhänvisning kan ifrågasättas och tas bort utan att det behöver diskuteras på diskussionssidan.

Froudes tal är ett dimensionslöst tal, vars storlek avgör om kanalströmningen är subkritisk, kritisk eller superkritisk. Froudes tal är uppkallad efter William Froude.

Frodes tal definieras av följande ekvation:

${\displaystyle F_{r}={\dfrac {\bar {v}}{\sqrt {g\cdot y_{m}}}}}$

där

• F_r = Froudes tal
• ${\displaystyle {\bar {v}}}$ = medelhastighet (m/s)
• g = tyngdaccelerationen (9,82 m/s²)
• y_m = hydraulisk medeldjup (m)

Om Froudes tal understiger 1 är kanalen långsamflytande (även kallad strömmande eller subkritisk strömning). Eventuella störningar i systemet fortplantas då uppåt, eftersom våghastigheten överstiger medelhastigheten i sektionen. Det är alltså förhållandena nerströms som styr flödet och vattenståndet. Lutningen (fallet) betraktas som svag. För de flesta öppna diken och större vattendrag är detta normaltillståndet.

Om Froudes tal överstiger 1 är kanalen snabbflytande (även kallad stråkande eller superkritisk). Eventuella störningar i systemet fortplantar sig nedåt, eftersom våghastigheten understiger medelhastigheten i sektionen. Det är alltså förhållandena uppströms som styr flödet och vattenståndet. Lutningen (fallet) betraktas som stark. Detta tillstånd uppkommer vid branta lutningar, till exempel vattenfall.

Om Froudes tal lika med 1 är strömningen kritisk. Våghastigheten är lika stor som vattnets medelhastighet. Strömningen blir instabil och besitter en del icke önskvärda karakteristiska. Energinivån når här sin lägsta punkt, varför vi får en bestämmande sektion.

En snabb övergång från snabbflytande till långsamflytande tillstånd resulterar ofta i ett vattensprång (vattenresning). Detta fenomen syns tydligt vid en s.k. stötbotten, som används för att minimera erosionen vid utlopp och anlagda vattenfall.

• Kanalströmning
• Kritisk strömning
• Subkritisk strömning
• Superkritisk strömning
• Vattensprång

• Wikimedia Commons har media som rör Froudes tal.
  Bilder & media