Flödeskraft

Flödeskraft är den kraft som en vätska eller gas i rörelse utövar på ett objekt eller en yta som är i kontakt med flödet. Den uppkommer genom både tryckskillnader över ytan och genom viscös friktion mellan fluiden och ytan. Den totala flödeskraften kan delas upp i en normal komponent som verkar vinkelrätt mot ytan och en skjuvkomponent som verkar längs ytan; i många praktiska fall dominerar dragkraften i motsatt riktning mot flödets riktning.

Ur ett fysik- och teknikutvecklingsperspektiv beräknas flödeskraften från stressfälten i fluiden. För en kontinuerlig vätska är flödeskraften given av F = ∮ σ · n dS, där σ är Cauchy-stress och n är normal mot ytan. För en Newtonsk vätska är σ = -pI + μ(∇v + ∇v^T). Viktiga storheter som används i praktiken är dragkoefficienten Cd och lyftkoefficienten Cl, som definieras relativt till referensarea och dynamisk tryck.

Flödeskraften är central i aerodynamik, hydrodynamik och industriell processdesign. Den bestämmer motstånd hos flygplan och fartyg, åverkan på turbiner och pumputrustning samt kraften som verkar på ventiler och rörandelar i flödessystem.

Beräkningsmetoder inkluderar Computational Fluid Dynamics (CFD), analytiska förenklingar i potentialflöde för idealfluider och tillvägagångssätt baserade på gränsyteteori. Experimentella metoder används också, exempelvis i vindkanaler och vattenkanaler med kraftmätare för att utvärdera flödeskrafter i praktiska konfigurationer.

Se även: drag, lyft, flöde, fluiddynamik, Navier–Stokes, Bernoulli.