Durchflussfläche

Durchflussfläche bezeichnet in der Strömungsmechanik die Querschnittfläche senkrecht zur Fließrichtung, durch die eine Flüssigkeit oder ein Gas hindurchströmt. Es handelt sich um eine geometrische Eigenschaft eines Rohres, Kanals oder einer Öffnung; die Fläche wird oft mit A bezeichnet und hat die Einheit Quadratmeter (m^2).

Sie ist wesentlich für die Berechnung der Durchflussrate. Die volumetrische Durchflussrate Q ergibt sich aus dem Integral der Strömungsgeschwindigkeit v über die Durchflussfläche: Q = ∫_A v · n dA, wobei n der Normalenvektor der Fläche ist. Bei einer einheitlichen Geschwindigkeit über die gesamte Fläche gilt Q = v A. Die Massenflussrate ergibt sich aus ṁ = ∫_A ρ v · n dA; bei konstanter Dichte ṁ = ρ Q.

Beispiele: In einem runden Rohr mit Durchmesser D ist A = π (D^2)/4. Bei offenen Strömungsquerschnitten entspricht A der senkrecht zur Fließrichtung liegenden Fläche, oft als Querschnittsfläche eines Kanals. In offenen Kanälen kann Q näherungsweise als Q ≈ A · v̄ angegeben werden, wenn die Strömung eine annähernd gleichmäßige Geschwindigkeit besitzt.

Anwendungen und Bedeutung: Die Durchflussfläche ist grundlegend für die Auslegung von Rohren, Ventilen, Drosselungen und Messsystemen; sie ist zentral in der Kontinuitätsgleichung und bei der Berechnung von Druckverlusten, Strömungsprofilen und maximalem Durchfluss.

Hinweis: Der Begriff wird oft synonym mit der Querschnittsfläche verwendet, kann sich je nach Kontext aber auf den funktional maßgeblichen Durchflussquerschnitt beziehen.