Fließgeschwindigkeit

Fließgeschwindigkeit bezeichnet die Geschwindigkeit eines Fluids an einer bestimmten Stelle, gemessen als Betrag der Geschwindigkeitsvektors. Sie ist damit eine skalare Größe der Geschwindigkeit; der passende Vektor ist die Fließgeschwindigkeit v(x,t). In vielen Anwendungen wird zwischen der Geschwindigkeit des Fluids (Fließgeschwindigkeit) und dem Volumenstrom unterschieden: Letzterer bezeichnet die aus dem Fluid durchs Querschnittsgebiet transportierte Volumenmenge pro Zeit.

In der Praxis lässt sich die Fließgeschwindigkeit durch die Produktformel mit dem Volumenstrom verknüpfen: Bei einem einheitlichen Querschnitt gilt v = Q/A. Allgemein ergibt sich der Volumenstrom Q aus Q = ∫A v·dA, und die mittlere Querschnittsgeschwindigkeit ist v̄ = Q/A. Die Fließgeschwindigkeit hängt von Druckdifferenzen, Viskosität, Dichte, Strömungsgeometrie und Randbedingungen ab.

Strömungen können laminar oder turbulent sein; der Übergang wird durch die Reynolds-Zahl charakterisiert. Laminarer Fluss zeichnet sich durch glatte, parallel verlaufende Bahnen aus; turbulent durch vermischte Strömungen und Fluktuationen, die Energie und Impuls transportieren.

Messung und Bestimmung erfolgt mit Methoden wie Pitot-Rohr, Doppler-Ultraschall, Magnetresonanz- oder Particle-Image-Velocimetry; in der Praxis werden oft Tracer oder Partikel verwendet.

Fließgeschwindigkeit spielt eine zentrale Rolle in der Hydraulik, Wasserbau, in der Blut- und Atemwegsphysiologie sowie in der Meteorologie. In offenen Kanälen variiert sie mit Tiefe und Breite; in Rohren beeinflusst sie Wandreibung und Rohrdurchmesser.