Flüssigkeitsfluss

Flüssigkeitsfluss bezeichnet die Bewegung von Flüssigkeiten unter dem Einfluss von Kräften wie Druckgradienten, Schwerkraft oder Reibung. In der klassischen Strömungsmechanik wird er durch Erhaltungsgrößen beschrieben, insbesondere Masse (Kontinuitätsgleichung) und Impuls (Navier-Stokes-Gleichungen); bei vielen technischen Problemen ist die Kompressibilität von Flüssigkeiten vernachlässigbar, sodass die Annahme einer inkompressiblen Strömung gilt.

Charakteristische Größen sind Strömungsgeschwindigkeit, Volumenstrom, Dichte und Viskosität. Das Verhalten wird oft mithilfe dimensionsloser Kennzahlen eingeordnet, vor allem der Reynolds-Zahl (Re = ρ v L / μ), die zwischen laminarer (geordnet) und turbulenter (chaotischer) Strömung unterscheidet. Weitere relevante Kennzahlen sind die Froude- und die Mach-Zahl sowie bei Durchströmung poröser Medien das Darcy-Gesetz.

Grenzschichten an festen Oberflächen, Druckverluste durch Reibung, Kavitation und freie Oberflächenphänomene sind häufige Erscheinungen. Analyse- und Vorhersagemethoden reichen von analytischen Lösungen und Experimenten (z. B. Particle Image Velocimetry, Schlieren) bis zu numerischer Simulation (Computational Fluid Dynamics, CFD).

Anwendungen des Flüssigkeitsflusses finden sich in der Hydraulik, Verfahrenstechnik, Wasserbau, Umwelttechnik, Biomechanik und im Transport von Flüssigkeiten in Rohrleitungen. Das Verständnis des Flüssigkeitsflusses ist zentral für die Auslegung von Apparaten, die Optimierung von Prozessen und die Vorhersage natürlicher Strömungsvorgänge.