Luftgapflödet

Luftgapflödet är ett begrepp inom fluiddynamik som beskriver luftens rörelse i en mycket smal glipa mellan två ytor där en eller båda ytorna rör sig relativt mot varandra eller där ett tryckskillnad över glappen driver luften. Fenomenet är vanligt i maskinteknikens olika delar, till exempel vid tätningar, glidlager, kylkanaler och ventilationssystem där små glipor påverkar hur luft strömmar genom systemen.

I små glipor dominerar viskösa krafter. Flödet kan beskrivas med lubricationsteori, där Reynolds-ekvationen används för att beräkna hur tryckfördelningar uppstår i en tunn film mellan ytor som glider relativt mot varandra. Om glappet är större eller hastigheterna högre blir kompressibilitet och temperaturförändringar viktiga, och i mycket små glipor kan slip- eller rarefieringsfenomen kräva mer avancerade modeller. Vid mycket små avstånd kan även slipströmmar mellan ytorna ge avsevärda effekter.

Luftgapflödet påverkar dämpning av rörelser, värmeöverföring och läckage i system med tätningar och lager. Marginalflödet reglerar hur mycket luft som passerar genom glappen, vilket i sin tur påverkar ljudnivåer och stabilitet. I mikro- och nanosystem används ofta detaljerad modellering av luftmotståndet i glipor för att förutsäga dynamik och dämpning.

Modellering och tillämpningar: Vid design av tätningar, lager och MEMS används ofta numeriska metoder (CFD) eller analytiska förenklingar baserade på Reynolds-ekvationen för att uppskatta tryck, flöde och dämpning i luftgapet. Experimentella mätningar av tryckskillnader och flöden används för att validera modeller och optimera glappens geometri.