Nomor bingkai bagaimana itu dihitung dan contohnya

Dia Nomor FROCE Dalam hidrolika, itu menunjukkan hubungan antara kekuatan inersia dan kekuatan gravitasi untuk cairan. Oleh karena itu, ini adalah cara untuk menetapkan hasil bagi berikut:

Di mana_F Ini adalah notasi untuk angka froduce, jumlah tanpa dimensi yang nama ini diberikan untuk menghormati insinyur hidrolik dan arsitek angkatan laut Inggris yang luar biasa William Froude (1810-1879). Froe.

Gambar 1. Nomor gosok diperlukan untuk mengkarakterisasi aliran air melalui saluran terbuka, seperti parit. Sumber: Pixabay.

Dalam aksi gelombang yang disebabkan oleh kapal saat menavigasi atau arus di pilar jembatan, kekuatan inersia dan gravitasi hadir.

Nomor Rubb sangat penting untuk mengkarakterisasi aliran fluida di saluran terbuka. Pipa atau saluran terbuka adalah saluran yang permukaan atasnya terbuka ke atmosfer. Di alam, contoh berlimpah, dalam bentuk sungai dan arus air.

Dan dalam konstruksi buatan manusia yang kita miliki:

-Selokan dan saluran air di jalanan dan bangunan untuk mengendarai air hujan.

-Bertindak untuk irigasi.

-Tempat pembuangan sampah dan saluran air.

-Saluran pendingin untuk mesin industri.

Ini semua adalah contoh pipa yang terbuka ke atmosfer, di mana nomor gosok harus selalu diperhitungkan saat mengkarakterisasi aliran.

[TOC]

Perhitungan angka dari FroCe

Rasio yang ditunjukkan pada awalnya, antara kekuatan inersia dan gravitasi, mengambil bentuk berikut, tergantung pada parameter fluida:

Itu dapat melayani Anda: lintasan fisik: karakteristik, jenis, contoh dan latihan

 Dalam persamaan ini, ρ mewakili kepadatan fluida, v kecepatannya, g nilai percepatan gravitasi dan L adalah dimensi linier penting dari sistem yang dianalisis.

Persamaan sebelumnya atau akar kuadratnya adalah angka gosok:

Dalam kasus kapal yang berlayar, L adalah panjang garis air dan untuk aliran dalam saluran terbuka, L adalah kedalaman aliran atau kedalaman hidrolik.

Nomor FROCE untuk Pipa Terbuka

Seperti dijelaskan di awal, aliran air oleh saluran yang terbuka ke atmosfer sangat sering. Untuk kasus -kasus ini, perhitungan nomor gosok dibuat dengan menerapkan formula berikut:

 Atau setara:

N_F = v /(gy_H) ^½

Di mana  Dan_H Itu adalah kedalaman hidrolik, v Itu adalah kecepatan rata -rata aliran dan G Itu adalah nilai percepatan gravitasi. Pada gilirannya, kedalaman hidrolik dihitung sebagai berikut:

Dan_H = A/t

Dalam rumus ini, A mewakili area penampang net dan T adalah lebar permukaan bebas fluida, yang terpapar ke atmosfer, di bagian atas saluran atau pipa. Itu berlaku untuk saluran persegi panjang atau kedalaman yang cukup konstan dan konstan.

Penting untuk menyoroti fakta bahwa, karena NF tidak dimensi, maka produk tersebut Gy_H Itu pasti persegi kecepatan. Memang, dapat ditunjukkan bahwa:

C_{salah satu}² = gy_H

Dengan c_{salah satu} Sebagai kecepatan propagasi gelombang superfisial, analog dengan kecepatan suara dalam cairan. Oleh karena itu nomor rubb juga analog dengan nomor Mach, banyak digunakan untuk membandingkan kecepatan pesawat dengan suara.

Dapat melayani Anda: kecepatan instan: definisi, formula, perhitungan dan latihan

Jenis Aliran Menurut Nomor FROCE

Aliran fluida dalam saluran terbuka diklasifikasikan ke dalam tiga rezim, sesuai dengan nilai n_F:

-Ketika n_F < 1, se tiene un movimiento en régimen lento o subkritis.

-Tanpa_F = 1 Aliran itu disebut Aliran kritis.

-Akhirnya jika Anda memiliki n_F > 1 Gerakan ini dilakukan dalam rezim cepat atau superkritis.

Nomor frow dan nomor Reynolds

Nomor Reynolds n_R Ini adalah jumlah tanpa dimensi lain yang sangat penting dalam analisis aliran cairan, yang melaluinya diketahui kapan cairan memiliki perilaku memecahkan dlm lapisan tipis Dan kapan itu bergolak. Konsep -konsep ini berlaku untuk kedua aliran dalam saluran tertutup dan terbuka.

Aliran adalah laminar saat cairan bergerak dengan lembut dan tertib di lapisan yang tidak dicampur. Di sisi lain, aliran turbulen ditandai dengan menjadi kacau dan berantakan.

Salah satu cara untuk mengetahui apakah aliran air adalah laminar atau turbulen adalah menyuntikkan arus tinta. Jika alirannya laminar, arus tinta mengalir secara terpisah dari air, tetapi jika itu adalah aliran turbulen, tinta dicampur dan dihilangkan dalam air dengan cepat.

Gambar 2. Aliran laminar dan aliran turbulen. Sumber: Wikimedia Commons. Seralepova [CC BY-SA 4.0 (https: // createveCommons.Org/lisensi/by-sa/4.0)]

Dalam hal ini, ketika menggabungkan efek dari angka aliran dengan yang dimiliki oleh Reynolds One:

-Laminar subkritis: n_R < 500 y N_F < 1

-Turbulen subkritis: n_R > 2000 dan n_F < 1

-Laminar superkritis: n_R < 500 y N_F > 1

-Turbulen Superkritis: N_R > 2000 dan n_F > 1

Ketika aliran terjadi di daerah transisi, lebih rumit untuk mengkarakterisasi mereka, karena ketidakstabilannya.

Dapat melayani Anda: cermin cembung

Contoh terpecahkan

Sungai selebar 4 m dan kedalaman 1 m memiliki aliran 3 m³ /S. Tentukan apakah alirannya subkritis atau superkritis.

Larutan

Untuk menemukan nilai n_F Perlu mengetahui kecepatan arus sungai. Pernyataan itu memberi kita aliran, juga dikenal sebagai laju aliran kecepatan, yang tergantung pada luas silang -seatan dan kecepatan aliran aliran. Itu dihitung seperti ini:

Q = a.v

Di mana Q Itu arusnya, KE Itu adalah area silang -ectional dan v adalah kecepatan. Dengan asumsi area penampang persegi panjang:

A = Lebar x Kedalaman = 4 m x 1 m = 4 m²

Maka kecepatan v adalah:

v = q/a = 3 m³ / s / 4 m²= 0.75 m/s

Kedalaman hidrolik dalam kasus pipa bagian persegi panjang bertepatan dengan kedalaman, oleh karena itu, menggantikan nilai dalam persamaan N_F, dengan Dan_H = 1 m Dan G = 9.8 m/s² Kamu punya:

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

Sejak n_F Kurang dari 1, aliran memiliki perilaku subkritis, yaitu rezim lambat.

Referensi

1. Cimbala, c. 2006. Mekanika Cairan, Fundamental dan Aplikasi. MC. Bukit Graw.
2. Franzini, J. 1999. Mekanika fluida dengan aplikasi sedang dalam bidang teknik. MC. Bukit Graw.
3. Mott, r.  2006. Mekanika Cairan. 4. Edisi. Pendidikan Pearson. 
4. Putih, f. 2004. Mekanika Cairan. Edisi ke -5. MC Graw Hill. 
5. Wikipedia. Nomor FROCE. Pulih dari: is.Wikipedia.org.