弗劳德数的物理意义是什么工程流体力学？什么是弗罗得数

2024-07-13 16:03:56 ：33

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弗劳德数的物理意义是什么工程流体力学
什么是弗罗得数
弗劳德数的介绍
急流、缓流与弗劳德数

弗劳德数的物理意义是什么工程流体力学

流体力学中表征流体惯**和重力相对大小的一个无量纲参敦，记为Fr。它表示惯**和重力量级的比，即：Fr=U2/gL,式中U为物体运动速度，g为重力加速度；L为物体的特征长度。

Froude数，又叫弗鲁德(弗劳德、弗劳特、佛汝德)数。Fr数以英国船舶设计师弗劳德（W.Froude）命名，当模拟具有自由液面的液体流动时，如水面船舶运动、明渠流动等，Fr数是必须考虑的相似准则数。在流体力学中称Fr=v/sqrt(lg)为Froude数。上式中l为船舶或明渠的特征长度，对船舶取船长，对明渠取水深； v为特征速度，g 为重力加速度，sqrt（x）表示x的平方根。Fr数表示惯**与重力之比。介绍：弗劳德（W.Froude，1810-1879）对船舶阻力和摇摆的研究颇有贡献，他提出了船模试验的相似准则数--弗劳德数，建立了现代船模试验技术的基础。具体参见《常用的相似准则数》http://hg.csu.edu.cn/jpkc2004/yejinshebei/content/skja/s/4.htmhttp://depart.sjzu.edu.cn/jiaowu/jp/xxds/down/jianmo/chapter1/1_3.htm

弗劳德数的介绍

Froude数，又叫弗鲁德（弗劳德、弗劳特、佛汝德）数。 Fr 数以英国船舶设计师弗劳德（W.Froude）命名，当模拟具有自由液面的液体流动时，如水面船舶运动、明渠流动等，Fr数是必须考虑的相似准则数。

急流、缓流与弗劳德数

按边界条件的不同，液体流动可分为管道流和明渠流两种类型。前者是液体充满了管道的流动，为有压流；后者为液体（水介质）表面与大气接触的自由表面，如河道、水渠，是在重力作用下的流动，为无压流。流体流动的规律大多是研究管道流获得的，其规律经过校正也适用于明渠流。

除了流体的黏度与惯**的影响，重力在流体流动中也有重要作用，因为重力影响流体传播表面波浪的方式。在浅水中，小型重力波浪的运动速率由表达式给出，其中g表示重力加速度，L是水深。判别明渠水流流动强度的准则是弗劳德数（Froude number，简写为Fr），它是表征惯**与重力关系的参数，表示为

沉积学原理（第二版）

式中：v为流体的平均流速；g为重力加速度；L为水深。弗劳德数与雷诺数一样，是一个无量纲但在模拟研究中十分重要的量。

当Fr《1时，惯**作用小于重力作用（重力起主导作用），流速小于波速，波浪能逆流传播；也就是说，河流中的波浪可以向与当前流向相反的方向逆流运动。在这种条件下的水流称为静流、缓流或次临界流。Fr》1时，惯**作用大于重力作用（惯**起主导作用），波浪不能逆流传播，这种水流被称为急流、射流或超临界流。当Fr=1时，说明水流受惯**与重力作用相等，为临界流动状态。因此，弗劳德数可以用来确定给定深度的流水从缓流变成急流或相反转变的临界流速。需要注意的是，明渠条件下，要使Fr值达到1，假定水深10m，流速需达到9.9m/s，这样高的流速在自然界中极为罕见；在浊水环境中，流速一般只有2m/s。因此，急流一般在局部地段或几厘米至几米的浅水条件下才出现。

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弗劳德数的物理意义是什么工程流体力学？什么是弗罗得数

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