弗劳德数计算器 弗劳德数计算器 计算器
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更新时间:2025.10.06
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API在线试用与对比

该API产品通过计算Froude数来表征明渠流体流动,适用于波浪、船舶设计、液压跳跃等领域。输入流速、截面积及渠宽,即可获取Froude数,用于判断流动性质。

弗劳德数计算器验证工具

流速
横截面积
横截面积单位
水力深度单位
渠道宽度
重力加速度单位
流速单位
重力加速度
渠道宽度单位
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async function calculatorFroudeNumber() {
    
    
    let url = 'https://openapi.explinks.com/您的username/v1/calculator_froude_number/saf20251006772508ddc8c3';
    
    const options = {
        method: 'POST',
        headers: {
            'Content-Type': 'application/json',
            'x-mce-signature': 'AppCode/{您的Apikey}'
            // AppCode是常量,不用修改; Apikey在‘控制台 -->API KEYs --> 选择’API应用场景‘,复制API key
        },
        body: {"flowVelocity":0,"crossSectionArea":0,"crossSectionAreaUnit":"mm²","hydraulicDepthUnit":"mm","channelWidth":0,"gravityAccelerationUnit":"m/s²","flowVelocityUnit":"m/s","gravityAcceleration":0,"channelWidthUnit":"mm"}
    };
    
    try {
        const response = await fetch(url, options);
        const data = await response.json();
        
        console.log('状态码:', response.status);
        console.log('响应数据:', data);
        
        return data;
    } catch (error) {
        console.error('请求失败:', error);
        throw error;
    }
}

// 使用示例
calculatorFroudeNumber()
    .then(result => console.log('成功:', result))
    .catch(error => console.error('错误:', error));

更快的集成到AI及应用

无论个人还是企业,都能够快速的将API集成到你的应用场景,在多个渠道之间轻松切换。

API特性

精准计算,轻量返回
AI 模拟渠道
极简集成体验
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产品介绍
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弗劳德数计算器

弗劳德数计算器通过估算给定流量的弗劳德数,帮助您表征明渠中的流体流动特性。弗劳德数公式在与明渠流动相关的广泛领域中至关重要(参考明渠流动计算器),如波浪、溢洪道、堰、护坡(参见护坡计算器)、风工程、管道流动、水跃估算(参见水跃计算器)、部分浸没在水中移动的船只(即船舶设计)等。

向下滚动阅读更多内容,了解如何计算弗劳德数。

什么是弗劳德数?

弗劳德数是一个无量纲数,它确定外力(主要是重力)对流体流动的影响。换句话说,流动惯性与重力的比值称为弗劳德数。

弗劳德数Fr受重力加速度g、流速u和水力深度Hd的影响。

水力深度Hd定义为渠道横截面积A与渠道宽度W的比值。对于船舶流体力学等某些应用,水力深度被特征长度L替代,即船舶在水线处的长度。水线是船体与水体表面相交的点。

🧮

如何计算弗劳德数?

按照以下步骤学习如何计算弗劳德数:

  1. 输入横截面积。
  2. 使用渠道宽度估算水力深度。
  3. 输入流速。
  4. 计算器返回弗劳德数。
📝

弗劳德数公式

Fr = u / √(g × Hd)

其中:

  • Fr = 弗劳德数(无量纲)
  • u = 流速(m/s)
  • g = 重力加速度(m/s²)
  • Hd = 水力深度(m)
Hd = A / W

其中A是渠道横截面积,W是渠道宽度。

🌰

示例:使用弗劳德数计算器

确定明渠中流体流动的弗劳德数,该渠道横截面积为1 m²,宽度为0.5 m,流速为1 m/s。使用重力加速度9.81 m/s²。

步骤1和2: 输入横截面积和渠道宽度以估算水力深度。

水力深度 Hd = A / W = 1 m² / 0.5 m = 2 m

步骤3: 输入流速,1 m/s。

步骤4: 计算器产生弗劳德数:Fr = 1 / √(9.81 × 2) = 0.226

或者,您也可以根据弗劳德数计算渠道尺寸或流速。

例如,让我们在已知横截面积为1.5 m²、流体流速为2 m/s、弗劳德数为0.4的情况下,求渠道宽度。

步骤1: 使用弗劳德数公式估算水力深度。

Hd = u² / (Fr² × g) = 2² / (0.4² × 9.81) = 2.548 m

步骤2: 现在使用水力深度公式计算渠道宽度。

步骤3: 计算器返回渠道宽度为0.5886 m。

因此,您可以反向使用弗劳德数公式来找出渠道尺寸。

🌍

弗劳德数的使用

根据弗劳德数的值,流动被表征为超临界流(Fr > 1)或亚临界流(Fr < 1)。如果弗劳德数约为1,则称为临界流。

流态分类:

  • 亚临界流(Fr < 1): 流动平稳,重力占主导地位
  • 临界流(Fr = 1): 惯性力与重力平衡
  • 超临界流(Fr > 1): 流动湍急,惯性力占主导地位

工程应用: 该数值在水跃概念中至关重要,用于估算在不同流动条件下发生的水面跳跃。弗劳德数的使用类似于雷诺数用于区分层流和湍流。

在水利工程、船舶设计、河流治理等领域,弗劳德数是评估流动特性和设计水工结构物的重要参数。

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相关流体力学概念

弗劳德数是流体力学中的重要无量纲参数之一,它与其他无量纲数(如雷诺数、韦伯数等)共同描述流体流动的特性。

在明渠流动分析中,弗劳德数帮助工程师确定流动状态,这对于设计排水系统、灌溉渠道、溢洪道等水利设施至关重要。

在船舶工程中,弗劳德数用于分析船舶在水中航行时的阻力特性和波浪生成,是船型优化设计的重要依据。

弗劳德数计算器不仅能计算弗劳德数本身,还能根据已知的弗劳德数反推其他参数,为工程设计提供灵活的计算工具。

常见问题

弗劳德数为什么是无量纲的?

弗劳德数是无量纲的,因为它是惯性力与重力的比值。在公式Fr = u / √(g × Hd)中,分子的单位是m/s,分母√(g × Hd)的单位也是m/s,因此相除后无量纲。这使得弗劳德数可以用于比较不同尺度的流动现象。

临界流状态有什么特殊意义?

当弗劳德数等于1时,流动处于临界状态,此时惯性力与重力平衡。临界流是亚临界流和超临界流之间的分界点,在这种状态下,流动对下游扰动最为敏感,是水利工程设计中需要特别关注的流态。

API接口列表
弗劳德数计算器
弗劳德数计算器
1.1 简要描述
弗劳德数计算器
1.2 请求URL
/[[username]]/v1/calculator_froude_number/[[function-no]]
1.3 请求方式
POST
1.4 入参
参数名 参数类型 默认值 是否必传 描述
flowVelocity number 1.0 流体的流动速度
crossSectionArea number 1.0 渠道的横截面积
crossSectionAreaUnit string 横截面积的单位
hydraulicDepthUnit string m 水力深度的输出单位
channelWidth number 1.0 渠道的宽度
gravityAccelerationUnit string m/s² 重力加速度的单位
flowVelocityUnit string m/s 流速的单位
gravityAcceleration number 9.81 重力加速度值,默认为地球标准重力加速度
channelWidthUnit string m 渠道宽度的单位
1.5 出参
参数名 参数类型 默认值 描述
hydraulicDepthUnit string 水力深度的单位
hydraulicDepth number 计算得出的水力深度值
froudeNumber number 计算得出的弗劳德数值(无量纲)
flowTypeDescription string 流态类型的详细描述
flowType string 根据弗劳德数判断的流态类型
1.6 错误码
错误码 错误信息 描述
FP00000 成功
FP03333 失败
1.7 示例
参考上方对接示例