Trabalho De Hidr Ulica Froude E Energia Cr Tica

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTAS
CENTRO DE DESENVOLVIMENTO TECNOLÓGICO - CDTEC
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM RECURSOS HÍDRICOS

Trabalho de Hidráulica de Sistemas Naturais e Artificiais

Energia Crítica

Alice Alonzo Steinmetz
José Henrique Nunes Flores
Luana Nunes Centeno
Maurício Fornalki Soares
Marília Guidotti Correia
Rute Daniela Chaves

Pelotas, 2015
Sumário

Número de Froude 3
Estudo do Escoamento Crítico 3
Análise do Número de Froude 4
Energia Crítica 4
Determinação da Profundidade Crítica 5
Equação Característica do Escoamento Crítico 5

Número de Froude

O número de Froude é uma relação entre a força de inércia e a força peso do fluido. A energia específica em uma seção transversal de qualquer conduto livre não se altera se multiplicarmos e dividirmos a segunda parcela do segundo membro pela profundidade hidráulica:

A expressão entre parênteses é conhecida como fator cinético do escoamento e sua raiz quadrada denomina-se número de Froude.

O Número de Froude desempenha importante papel no estudo dos canais, permitindo definir os regimes de escoamento (Subcrítico, Supercrítico e Crítico).

Deste modo, a energia específica pode ser posta em função do número de Froude:

Estudo do Escoamento Crítico

Neste regime, a energia específica é mínima. Portanto, para se obter a equação característica do regime crítico, basta igualar a zero a derivada da expressão da energia E em relação a y:

Análise do Número de Froude

No escoamento crítico, a energia específica é mínima, logo a derivada de “E” em relação à y é nula (ponto de mínimo).

O Número de Froude representa a razão entre as forças inerciais (Fi) e gravitacionais (Fg) que atuam no escoamento. Logo:

Energia Crítica

A energia crítica ocorre quando o número de Froude for igual a unidade.

Determinação da Profundidade Crítica

Equação Característica do Escoamento Crítico

Conforme foi apresentado o escoamento crítico caracteriza-se pelo número de Froude