油圧のフルード数は、流体の慣性力と重力の関係を示します。したがって、これは次の商を指定する方法です。
N Fがフルード数の表記である場合、著名なイギリスの海軍建築家および油圧エンジニアのウィリアムフルード（1810-1879）に敬意を表してこの名前が付けられた無次元の数量です。フルードと彼の息子は、平らなシートを水中に引きずり込み、船が波にどれだけ耐えるかを推定しました。
図1.フルード数は、溝などの開いたチャネルを通る水の流れを特徴付けるために必要です。出典：Pixabay。
船が航行するときに発生する波や橋の柱の流れの作用には、慣性力と重力が存在します。
フルード数は、開いたチャネル内の流体の流れを特徴付ける上で特に重要です。開いたパイプまたはチャネルは、上面が大気に開いている導管です。川や小川の形で、自然に例がたくさんあります。
そして、私たちが作った人工の構造では：
-雨水を導くための道路や建物の側溝と排水溝。
-灌漑用のアクアキア。
-ダンプとドレイン。
-産業機械の冷却チャネル。
これらはすべて大気に開放されたパイプの例であり、流れを特徴付けるときにフルード数を常に考慮に入れる必要があります。
フルード数計算
流体のパラメータに応じて、慣性力と重力の力の間の最初に示された商は、次の形式を取ります。
前の方程式またはその平方根はフルード数です。
開いたパイプのフルード番号
最初に説明したように、大気に通じる水路を通る水の流れは非常に頻繁です。これらの場合、フルード数の計算は次の式を適用して実行されます。
ここで、y hは水深であり、vは平均流速であり、gは重力加速度の値です。次に、水深は次のように計算されます。
この式では、Aは正味断面積を表し、Tはチャネルまたはパイプの上部における、流体にさらされている自由表面の幅です。これは、長方形のチャネル、または十分に幅が広く、深さが一定のチャネルに有効です。
NFは無次元であるため、積gとhは速度の2乗でなければならないことに注意することが重要です。実際、次のことを示すことができます。
流体中の音速に類似した表面波の伝播速度としてc oを使用。したがって、フルード数はマッハ数に類似しており、飛行機の速度と音の速度を比較するために広く使用されています。
フルード数によるフロータイプ
オープンチャネル内の流体の流れは、N Fの値に従って、3つのレジームに分類されます。
-N F <1の場合、ゆっくりとした、または未臨界の動きがあります。
-N F = 1の場合、フローはクリティカルフローと呼ばれます。
-最後に、N F > 1の場合、動きは高速または超臨界状態で実行されます。
フルード数とレイノルズ数
レイノルズ数N Rは、流体解析において非常に重要な無次元のもう1つの量であり、流体が層流の振る舞いをするときと乱流のときを知ることができます。これらの概念は、閉じたパイプと開いたチャネルの両方の流れに適用できます。
流体は、混合しない層で流体がスムーズに規則正しく移動するときに層流になります。一方、乱流は無秩序で無秩序であることが特徴です。
水流が層流であるか乱流であるかを確認する1つの方法は、インクの流れを注入することです。流れが層流の場合、インクストリームは水ストリームとは別に流れますが、乱流の場合、インクは混合し、水にすばやく分散します。
図2.層流と乱流。出典：ウィキメディア・コモンズ。セレラポワ
この意味で、フルード数の効果とレイノルズ数の効果を組み合わせると、次のようになります。
-ラミネート亜臨界：N R <500およびN F <1
-亜臨界乱流：N R > 2000およびN F <1
-超臨界圧延：N R <500およびN F > 1
-超臨界乱流：N R > 2000およびN F > 1
遷移領域で流れが発生すると、不安定であるため、それらを特徴付けることはより困難になります。
働いた例
幅4 m、深さ1 mの川の流れは3 m 3 / sです。流れが亜臨界か超臨界かを決定します。
解決
N Fの値を見つけるには、川の流れの速度を知る必要があります。このステートメントにより、体積流量とも呼ばれる流量が得られます。これは、断面積と流れの速度vに依存します。次のように計算されます。
ここで、Qは流量、Aは断面積、vは速度です。長方形の断面積を想定：
次に、速度vは次のとおりです。
長方形断面のパイプの場合の水深は水深と一致するため、N Fの式の値をy h = 1 mおよびg = 9.8 m / s 2に置き換えます。
N Fは1未満であるため、流れは亜臨界動作、つまり低速です。
参考文献
- Cimbala、C。2006。流体力学、基礎およびアプリケーション。マク グロウヒル。
- Franzini、J。1999。アプリケーションを備えた流体力学はエンジニアリングにあります。マク グロウヒル。
- モット、R。2006。流体力学。4日。版。ピアソン教育。
- ホワイト、F。2004。流体力学。第5版。Mc Graw Hill。
- ウィキペディア。フルード番号。回復元：es.wikipedia.org。