Flödesväg

Flödesväg, eller flow path, är inom fluiddynamik den väg som en fluidpartikel följer genom ett system från inlopp till utlopp. Begreppet används för att beskriva hur massa och momentum transporteras genom kanaler, rör, reaktorer och ventilationssystem. Flödesvägen hjälper till att analysera hur vätskan rör sig och hur den fördelar sig i olika delar av anordningen.

En viktig relaterad term är pathline, streamline och streakline. Pathline är den verkliga banan som en specifik fluidpartikel följer över tiden. Streamline är en tänkt linje som alltid är tangentiell mot hastighetsfältet vid en given tidpunkt. I stationära (steady) flöden sammanfaller pathline och streamline, och även streakline motsvarar dem i sådana fall. I tidsberoende flöden kan dessa begrepp skilja sig åt och ge olika visualiseringar av flödet.

Hur flödesvägen bestäms beror på hastighetsfältet u(x,t). Pathline beskrivs av differentialekvationen dx/dt = u(x,t) med initialvillkoret x(0) = x0. Vid stationära flöden kan man använda dx/dt = u(x) och då få samma form som en streamline. Numeriska metoder och CFD används ofta för att visualisera flödesvägar genom att rita streamlines eller pathlines i modellen.

Användningsområden inkluderar beräkning av residenstid, blandning och separation i rörsystem, ventilationsnät och mikrofluidik. Experimentellt kan man fånga flödesvägar med spårare eller partikelspårningar. I turbulenta eller mycket tidsberoende flöden är flödesvägarna mer komplexa och kan variera mellan partiklar och tid.