Strömungs

Strömung (im Plural Strömungen) bezeichnet in der Fluidmechanik die räumliche Bewegung von Gasen oder Flüssigkeiten relativ zu einem Referenzrahmen. Sie entsteht, wenn Druck- oder Dichteunterschiede, Trägheitskräfte oder Randbedingungen die Teilchen eines Fluids in Bewegung versetzen. Strömungen treten in natürlichen Systemen wie Ozeanen und der Atmosphäre sowie in technischen Anwendungen wie Rohrleitungen, Turbinen oder Luftfahrzeugen auf.

Eine grundlegende Einteilung unterscheidet laminare Strömung, bei der das Fluid in geordneten Schichten gleitet, von turbulenter Strömung, bei der chaotische Wirbelstrukturen auftreten. Die Unterscheidung erfolgt oft anhand der Reynolds-Zahl Re, dem Verhältnis aus Trägheit zu Viskosität. Außerdem wird zwischen interner und externer Strömung unterschieden, sowie zwischen kompressibler und inkompressibler Strömung und stationärer (steady) vs. instationärer (unsteady) Strömung.

Mathematisch beschreiben die Kontinuitätsgleichung und die Impulserhaltung die Bewegung von Fluiden. Für viskose Fluide gilt die Navier-Stokes-Gleichung; vereinfacht man sie unter bestimmten Annahmen, erhält man Ansätze wie die Bernoulli-Gleichung oder das Poiseuille-Gesetz für laminare Röhrenströmung. In Potentialflussannahmen kann die Strömung als irrotational vereinfacht werden, wodurch sich Strömungsfelder als Potentialfunktionen darstellen lassen.

Zur Untersuchung von Strömungen werden experimentelle Methoden (Windkanäle, Particle Image Velocimetry) und rechnerische Verfahren (Computational Fluid Dynamics, CFD) eingesetzt. Anwendungen reichen von der Luftfahrt und der Automobiltechnik über HVAC-Systeme, Wasserbau, Ozeanographie bis zur Meteorologie und Astrophysik.