Strömungsregime

Strömungsregime bezeichnet in der Strömungslehre den charakteristischen Zustand einer Strömung, der durch das Verhältnis von Trägheits- zu Viskositätskräften, durch Muster der Wirbelbildung und durch zeitliche Schwankungen gekennzeichnet ist. Der zentrale Parameter ist die Reynolds-Zahl Re = ρ v L / μ, wobei ρ die Dichte, v die Geschwindigkeit, L eine charakteristische Länge und μ die dynamische Viskosität ist. Je nach Re und Geometrie unterscheidet man in der Praxis Laminar-, Turbulent- und Übergangsregime.

Laminarer Fluss zeichnet sich durch glatte, parallel verlaufende Schichten aus, geringe Vermischung senkrecht zur Flussrichtung und vorhersehbare Strömungslinien. Turbulenter Fluss ist gekennzeichnet durch unregelmäßige, verschränkte Strömungsstrukturen und starke Querscherung, was zu erhöhter Massen- und Wärmeübertragung führt. Übergangsregime beschreibt Zustände, in denen laminar und turbulent koexistieren oder sich auf Wahrnehmungsebene abwechseln.

Bei sehr niedrigen Reynolds-Zahlen kann die Trägheitskraft vernachlässigt werden (Kriech- bzw. Stokes-Fluss), der Fluss ist viscös dominiert und die Gleichungen vereinfachen sich linear.

In Rohrströmungen gelten grobe Daumenwerte: Re < 2100 typischerweise laminar, Re > 4000 typischerweise turbulent, und der Bereich ca. 2100–4000 kennzeichnet Übergangszustände; genaue Grenzwerte hängen von Störungen, Oberflächenrauigkeit und anisotropen Effekten ab.

Die Einordnung in Strömungsregime hat Auswirkungen auf Druckverlust, Wärme- und Massentransport sowie auf die Wahl von Rechenmodellen. In der Praxis werden zur Vorhersage von Regimewechseln experimentelle Messungen oder numerische Modelle wie RANS oder LES eingesetzt.