Критерий подобия Грасгофа появляется при термогравитационной конвекции. Термогравитационная конвекция возникает вследствие неоднородности поля плотностей среды, связанной с полем температур. Если нет внешнего воздействия на поток, то такая конвекция называется свободной. Наложение термогравитационной конвекции на движение вынужденное, обусловленное внешним источником энергии (насос, вентилятор, гидродинамический напор), вызывает смешанную конвекцию.
При свободной конвекции жидкости в неограниченном пространстве возникающий градиент давления можно разложить в приближении Буссинеска на гидростатическую и динамическую составляющие. Тогда объёмную силу в уравнении движения можно записать в форме

F_V=- g∆ρ= -gρβ(T-T_o),                   (1)

где β – коэффициент объёмного расширения, К^-1;
Т_о – температура невозмущённого потока, К.
При свободной конвекции скорость течения u является функцией процесса и в условия однозначности не входит. Следовательно, первичные критерии подобия должны быть так скомбинированы, чтобы выделилось максимальное число критериев, составленных только из условия однозначности. Эти критерии и являются определяющими в данном процессе. Такая операция приводит к появлению числа Прандтля и числа Архимеда, которое при термоконвекции принимает форму числа Грасгофа

Gr=gL³β(T_cт-Т_о)/ν² .                      (2)

В уравнении (2) масштабом объёмной силы является максимальное значение гидростатического напора (1).
Таким образом, в случае свободной термогравитационной конвекции при заданной форме пространства и тел интенсивность теплоотдачи определяется безразмерной функцией

Nu=f₁(Pr;Gr).
 

Критерии подобия используют для описания движения газо-жидкостных смесей в трубах. Также с их помощью выводятся общие уравнения гидродинамики двухфазных жидкостей для определения основных гидравлических характеристик течения двухфазных жидкостей в трубах. Это объясняется, с одной стороны, большим распространением однотрубной системы сбора и транспорта нефти и газа (или газа и конденсата), а с другой, широким применением движения двухфазных жидкостей в самых различных областях техники – химической, котельной, ракетной и др.