Superkritische stroming

Superkritische stroming is een begrip uit de hydraulica. Superkritische stroming wordt gedefinieerd met behulp van het getal van Froude. Het Getal van Froude is een dimensieloos getal dat de verhouding tussen kracht ten gevolge van traagheid en kracht ten gevolge van gravitatie weergeeft. Anders gezegd duidt superkritische stroming een stromingstoestand van een vloeistof aan, waarbij de stroomsnelheid groter is dan de snelheid waarmee een golf zich voortplant. Dit betekent dat een verstoring van het stromingspatroon die zich benedenstrooms voordoet, in superkritisch stromend water nooit effect kan hebben op de bovenstroomse situatie. Het getal wordt gebruikt voor het beschrijven van het gedrag van vloeistofoppervlakken.

Wiskundig wordt de stromingssituatie uitgedrukt in het Froudegetal:

${\displaystyle \mathrm {Fr} ={\frac {v}{\sqrt {\displaystyle g{\frac {A}{B}}}}}}$

waarbij:

${\displaystyle \mathrm {Fr} }$ = Froudegetal [-]

${\displaystyle v}$ = stroomsnelheid van de vloeistof [m/s]

${\displaystyle g}$ = zwaartekrachtsversnelling [m/s²]

${\displaystyle A}$ = doorstroomde oppervlakte [m²]

${\displaystyle B}$ = breedte van het wateroppervlak [m]

Voor een situatie met een rechthoekige doorsnede, is A/B gelijk aan d. Dan volgt:

${\displaystyle \mathrm {Fr} ={\frac {v}{\sqrt {gd}}}}$

waarbij:

${\displaystyle d}$ = waterdiepte [m]

Met behulp van het getal van Froude wordt stroming onderverdeeld in 3 soorten:

• ${\displaystyle \mathrm {Fr} >1}$ superkritische stroming, ook wel schietend water genoemd
• ${\displaystyle \mathrm {Fr} =1}$ kritische stroming
• ${\displaystyle \mathrm {Fr} <1}$ subkritische stroming