フルード数計算機
流速と代表長さからフルード数 $Fr$ を計算し、流れの性質を判定します。
フルード数とは？水理学の重要指標
フルード数（Froude Number, 記号：$Fr$）は、流体力学において「慣性力」と「重力」の比を表す無次元数です。イギリスの技術者ウィリアム・フルード（William Froude）にちなんで名付けられました。
1. 定義式
$$ Fr = \frac{v}{\sqrt{gL}} $$
ここで：
- $v$：流速（m/s）
- $g$：重力加速度（m/s²）
- $L$：特性長さ（開水路の場合は水深や水理水深）（m）
2. 流れの分類：常流と射流
フルード数の値によって、開水路の流れは3つの状態に分類されます。
$Fr < 1$ ： 常流（Subcritical Flow / Tranquil Flow）
流れが緩やかで、水位の乱れ（波）が上流側に伝わることができる状態です。一般的な河川の流れはほとんどがこの状態です。水深は深く、流速は遅くなります。
$Fr = 1$ ： 限界流（Critical Flow）
流れるエネルギーが最小になる特殊な状態です。流速が「長波の伝播速度（$\sqrt{gh}$）」と等しくなります。
$Fr > 1$ ： 射流（Supercritical Flow / Rapid Flow）
流れが非常に速く、水位の乱れが上流に伝わらない状態です。ダムの放水路や急勾配の水路で見られます。水深は浅く、流速は極めて速くなります。
3. 船舶工学における応用
船が波を作る抵抗（造波抵抗）を評価する際にもフルード数は重要です。この場合、特性長さ $L$ には船の長さが用いられます。フルード数が同じであれば、実船と模型船の造波パターンが相似になるため、水槽試験でのスケーリング則（フルードの相似則）として利用されます。