Größentransport

Größentransport bezeichnet in der Physik, Technik und Mathematik den Transport von physikalischen Größen innerhalb eines Mediums, wie Masse, Impuls, Energie, Ladung oder chemischer Konzentration. Er resultiert aus Bewegungen, Diffusion und Quellen/Senken und bildet den Kern der Transportphänomene.

Die Grundlage bilden Erhaltungsgesetze und Bilanzprinzipien. In der Differentialform lässt sich der Transport durch die generelle Bilanzgleichung ausdrücken: ∂t φ + ∇·(φ u) = ∇·(D ∇φ) + S, wobei φ die transportierte Größe pro Volumen ist, u das Geschwindigkeitsfeld, D der Diffusionskoeffizient und S eine Quelle. Bei rein konvektivem Transport (D = 0) gilt ∂t φ + u·∇φ = 0.

Anwendungen: Advektion von Schadstoffen in der Luft oder im Wasser, Wärme- und Stofftransport in Reaktoren, Umweltmodellierung, meteorologische und ozeanographische Modelle, sowie Ladungstransport in Halbleitern.

Modelldimensionen und Methoden: Der Eulerian-Ansatz betrachtet Felder an festen Raumpunkten, der Lagrangean-Ansatz verfolgt Teilchen. Numerisch werden oft Finite-Volumen- oder Finite-Differenzen-Verfahren genutzt, die Erhaltungseigenschaften sicherstellen.

Historischer Kontext: Größentransport als Teil der Transportphänomene entwickelte sich im 19. und 20. Jahrhundert in Wärme-, Stoff- und Impulsübertragung.

Siehe auch: Transportphänomene, Advektion, Diffusion, Bilanzgesetze, Navier–Stokes.