COMO FUNCIONA O ESCOAMENTO CRÍTICO?

Escoamento sub-crítico

Note que a profundidade y é relativamente grande, de modo que a velocidade V é pequena. O número de Froude é . Note também que a superfície é perturbada e onda gerada consegue se propagar para o sentido contrário à corrente - ou seja, no escoamento sub-crítico a informação consegue "voltar".

Escoamento super-crítico

Note que a profundidade y é relativamente pequena, de modo que a velocidade V é grande. O número de Froude é . Note também que a superfície é perturbada por um objeto que cai no canal e onda gerada não consegue se propagar para o sentido contrário à corrente - ou seja, no escoamento super-crítico a informação não consegue "voltar".

Ressalto hidráulico

No ressalto hidráulico, por causa de algum obstáculo que o escoamento encontra à jusante, e que não está mostrado no filme, o escoamento passa de super-crítico (direita) para sub-crítico à esquerda. Porém, a mudança deve serabrupta pois no escoamento super-crítico a informação (perturbação causada pelo obstáculo) não consegue se propagar contra a corrente. As fotos abaixo mostram ressaltos hidráulicos em laboratório após um obstáculo, antes de um obstáculo, e após uma rampa de um vertedor em tamanho real. No caso de tais fotos o escoamento se dá da esquerda para a direita.

O fluxo crítico ou entupido não é apenas um problema acadêmico interessante, mas também é importante em muitas aplicações práticas, como nas indústrias de geração de energia e de processos químicos, onde, sem um conhecimento preciso do comportamento crítico do fluxo, segurança ou desempenho de um sistema ser comprometido. Dados experimentais podem estar disponíveis para uma aplicação específica, mas a confiança muitas vezes tem que ser colocada em modelos teóricos, que, por sua vez, devem ser validados com base em dados bem qualificados.

A condição de fluxo de um sistema de fluido quando um dos parâmetros fundamentais não dimensionais tem um valor crítico, por exemplo, fluxo de água em um canal aberto em um número de Froude de 1, fluxo de gás em um número de Mach de 1, fluxo em um tubo no número de Reynolds maior que 2100, ou fluxo de cisalhamento na atmosfera no número de Richardson menor que 0,25. À medida que cada parâmetro cruza seu valor crítico, a natureza do fluxo muda, como de reta para ondulada, de laminar para turbulenta, ou de linear para não linear.