关于弗劳德数介绍

[拼音]：fulaodeshu

[外文]：Froude number

流体力学中表征流体惯性力和重力相对大小的一个无量纲参数，记为Fr。它表示惯性力和重力量级的比，即式中U为物体运动速度；g为重力加速度；L为物体的特征长度。在惯性力和重力起重要作用的流动中，欲使两几何相似的物体(相似比为n＝Lp/Lm，下标p代表实物，m代表模型)满足动力相似条件，必须保证模型和实物的弗劳德数相等。在水动力学中，重力加速度取作常数，若弗劳德数相等，则。因此，若模型缩小n倍，流体流动速度就必须缩小嚽倍。

在模拟试验中，也可以引入以容积排水量定义的弗劳德数Fr墷和物体“肥瘦系数”。它们分别定义为Fr墷=和，式中墷为容积排水量。

在许多用有粘性的实际流体(其动力粘性系数为μ)进行的水动力学实验中，例如在水面上以速度v作定常直线运动的船舶，它受到的阻力R可写成：

R＝f(Ψ，Re，Fr墷)ρSv2，式中ρ为水的密度;S为船舶的横截面积;Re为雷诺数。上式表明确定物体阻力时，Fr墷和Re都是重要参数。 因此，在模拟试验时，为了实现动力相似，必须要求Ψ、Re、Fr墷数相等，Ψ 数相等意即模型和实物几何相似，故有：

。

由此可以看出，若模型和实物都处在同一种流体中，即μp/ρp=μm/ρm，当弗劳德数相等时，模型的尺寸缩小，它的速度也缩小；而当雷诺数相等时，模型尺寸缩小，它的速度则增大。所以满足弗劳德数和雷诺数同时相等的条件是不可能的。因此，船舶阻力不能从模型试验直接得到。但根据理论和实验的分析可知，船舶阻力可分别由摩擦阻力和剩余阻力两部分确定。摩擦阻力是由粘性效应引起的，主要由雷诺数确定;而剩余阻力与重力、船的尺度和形状有关，必须由弗劳德数和肥瘦系数确定。

不同的弗劳德数 Fr墷还代表不同的运动状态。例如，Fr墷＜1表示绝大部分船重由浮力平衡，即船舶处于排水航行状态;1＜Fr墷＜3表示浮力和船底的水动升力共同与船重平衡，即船舶处于半滑行状态；Fr墷＞3表示绝大部分船重由水动升力平衡，使它处于全滑行状态。

参考文章

• 弗劳德数FroudeNumber地球科学