Fluiddruck

Fluiddruck bezeichnet den Druck, den ein Fluid auf eine Oberfläche oder auf innerhalb des Fluids befindliche Grenzflächen ausübt. Er entsteht durch das Gewicht der Fluidschicht sowie durch äußere Kräfte und kann sowohl in statischen als auch in bewegten Strömungen auftreten. In der Hydraulik wird häufig zwischen statischem und dynamischem Druck unterschieden.

In statischen Fluiden nimmt der Druck mit der Tiefe zu. Unter Vernachlässigung der Kompressibilität gilt P = ρ g h, wobei ρ die Dichte des Fluids, g die Erdbeschleunigung und h den senkrechten Abstand von der Freifläche nach unten bezeichnet. Der Druck an einer Tiefe h ist daher P = P0 + ρ g h, wobei P0 der äußere Druck an der offenen Oberfläche ist. Der Unterschied zwischen dem Gesamtdruck und dem Außendruck wird als Druckgradient bezeichnet.

Der absolute Druck ist der Druck relativ zum Vakuum; der Relativ- oder Gaugedruck ist der Differenzdruck gegenüber dem Umgebungsdruck. Typische Einheiten sind Pascal (Pa), Kilopascal (kPa) und Bar. Bei Flüssigkeiten wird der Druckgradient meist als reiner Höhenfaktor gesehen, während Gase durch Kompression und temperaturbedingte Dichteänderungen stärker reagieren.

In bewegten Fluiden kann zusätzlich der dynamische Druck auftreten, q = 1/2 ρ v^2. Der Gesamtdruck p ergibt sich dann aus p = p_static + p_dynamic. Die Bernoulli-Gleichung verbindet Druck, Geschwindigkeit und Höhe in einer idealen Strömung und dient als Grundlage vieler praktischer Berechnungen.

Anwendungen des Fluiddrucks finden sich in Hydrauliksystemen, Wasserbau, Rohrleitungsnetzen, Schiffskonstruktion sowie in meteorologischen und geophysikalischen Untersuchungen.