Querströmungen

Querströmungen, auch als Querströmen bezeichnet, bezeichnen Strömungskomponenten, die senkrecht zur dominanten Richtung der Hauptströmung verlaufen. Sie treten in Flüssigkeiten auf, wenn das Strömungsfeld in Querrichtung ungleichmäßig ist oder sich durch Geometrie, Dichteunterschiede oder Rotationskräfte Druck- und Geschwindigkeitsgradienten ergeben.

Ursachen und Erscheinungsformen: In offenen Kanälen und Rohren entstehen Querströmungen oft als sekundäre Strömung in der Querschnittsebene: Bei Kurven oder unregelmäßigen Querschnitten bilden sich gegenläufige Wirbel, die zusätzlich zur Hauptrichtung existieren. Zentrifugalkräfte durch Krümmung, Reibung an Wänden und Druckgradienten quer zur Strömung treiben die Querströmung an. In der Geophysik führt die Corioliskraft in Verbindung mit Dichte- oder Temperaturunterschieden zu geostrophischen oder Ekman-transport-ähnlichen Querströmungen entlang von Küstenlinien oder Isopykten.

Vorkommen: Querströmungen treten in der Hydraulik, Ozeanografie, Atmosphärenphysik und technischer Strömungsmechanik auf. Praktische Auswirkungen umfassen ungleichmäßige Sedimentverlagerung in Flussbetten, Verschiebung der Strömungsverteilung in Kanälen und veränderte Mischprozesse in variierenden Dichteschichten.

Mathematische Behandlung: Querströmungen werden als Geschwindigkeitskomponenten senkrecht zur Hauptrichtung beschrieben, die in den Navier-Stokes-Gleichungen auftreten. In vielen Anwendungen werden tiefe- oder zweidimensionale Modelle verwendet, um die Querströmung als sekundäre Zirkulation zu behandeln.

Siehe auch: sekundäre Strömung, Cross-flow, Ekman-Transport, geostrophische Strömung.