Strömungsrichtungen

Strömungsrichtungen bezeichnet in der Fluiddynamik die Orientierung der Bewegung von Fluidpartikeln in einem Strömungsfeld. Sie wird durch das Geschwindigkeitsvektorfeld v(x,t) beschrieben, dessen Richtung aus dem Vektor v an jeder Raumstelle folgt. Zur Veranschaulichung verwendet man Strömungslinien oder -richtungen, die tangential zum Geschwindigkeitsvektor sind. In einer stationären Strömung sind Strömungslinien zeitinvariant; pathlines und streamlines stimmen überein, während in unsteady Strömungen der Verlauf der Partikel zeitabhängig ist.

Die Richtung einer Strömung hat praktische Bedeutung für die Bestimmung des Massen- oder Volumenstroms. In Rohren oder Kanälen definiert man üblicherweise eine positive Flussrichtung entlang der Achse; an der Wand gilt das Rand-Kriterium der Nichtdurchtrittigkeit (Normalkomponente des Geschwindigkeitsvektors gleich null). Der Volumenstrom Q ergibt sich aus dem Fluss in einer Querschnittsfläche, Q = ∫_A v · n dA, wobei n der Flächennormalenvektor ist; das Vorzeichen entspricht der gewählten positiven Richtung. In komplexen Geometrien können sich die Flussrichtungen durch Krümmungen verändern und es treten Nebenströmungen auf.

Außerhalb der Technik spielt der Begriff in der Meteorologie eine wichtige Rolle: Die Windrichtung wird traditionell als Richtung definiert, aus der der Wind kommt (z. B. Nordwind kommt aus dem Norden).

Mess- und Visualisierungsmethoden: Farbdarstellung, Tracer- oder Partikelvisualisierung, Hot-Wire-Messtechnik, Laser-Dichtemessung (PIV) ermöglichen die Bestimmung oder Abbildung der Strömungsrichtungen.

Typische Phänomene sind Flussumkehr (Backflow) und Strömungsrichtungssprünge in rotierenden oder abgeleiteten Strömungen; sie können Einfluss auf Effizienz, Druckverluste und Sicherheit haben.