Fließregime

Fließregime, auch Strömungsregime genannt, bezeichnet in der Strömungsmechanik das charakteristische Muster der Bewegung einer Flüssigkeit in einem Kanal, Rohr oder einer Anlage. Es hängt wesentlich von den Fluid-Eigenschaften (Viskosität, Dichte), der Geometrie der Leitungsführung und der treibenden Kraft ab. Unterschiedliche Regime beeinflussen Druckverlust, Wärmeübertragung und Vermischung in der Strömung.

Im Allgemeinen unterscheidet man laminare Strömung, turbulente Strömung und Übergangsbereiche. Bei laminarer Strömung folgt das Geschwindigkeitsprofil oft einer parabolischen Form und der Stofftransport erfolgt überwiegend durch Molekularmischung. Turbulente Strömung zeichnet sich durch Wirbelstrukturen und effiziente Durchmischung aus. Die Grenzzahlen hierfür sind die Reynolds-Zahl (Re), die in Rohrströmungen grob Re < 2.000 als laminar, Re > 4.000 als turbulent und der Übergangsbereich zwischen 2.000 und 4.000 klassifiziert; diese Werte sind jedoch annähernd und abhängig von Geometrie und Oberflächenbeschaffenheit.

Bei Mehrphasenströmungen, zum Beispiel Gas–Flüssig-Systemen, treten charakteristische Flow-Regimes wie stratified, wandnaher oder konvektionsstarker annular flow, Slug-Flow oder Churn-Flow auf. Die Zuordnung zu einem Regime beeinflusst Druckverlust, Blasen- und Tropfenbildung, Wärmeübertragung und die Phasenverteilung.

Bestimmung und Nutzung: Fließregime werden experimentell kartiert oder durch theoretische und empirische Modelle vorhergesagt. Flow-regime-Karten, Rechenmodelle und dimensionale Kennzahlen unterstützen das Design von Rohrleitungen, Reaktoren, Öl- und Gasförderung sowie Umwelt- und Verfahrenstechnik. Grenzen liegen in der Abhängigkeit von Geometrie, Oberflächenrauheit, pulsierenden Strömungen und nicht-Newton’schen Fluiden.

Siehe auch: Reynolds-Zahl, laminar, turbulent, Mehrphasenströmung, Strömungsmechanik.