Strömungsverlauf

Strömungsverlauf bezeichnet in der Strömungsmechanik die räumliche und zeitliche Verteilung der Fließeigenschaften in einem Fluidsystem. Typische Größen sind die Geschwindigkeit v(x,t), der Druck p(x,t) und die Temperatur T(x,t). Der Strömungsverlauf beschreibt, wie sich die Strömung um Hindernisse, durch Rohre oder in Kanälen verteilt und wie sie sich im Verlauf der Zeit ändert.

Zur Visualisierung dienen Streamlines, Pfadlinien oder Vektorfelder, die zeigen, wohin sich Fluidpakete bewegen. Strömungsverläufe können laminare oder turbulente Charakteristik aufweisen und instationär sein. In vielen Anwendungen ist der Verlauf durch Randbedingungen geprägt, zum Beispiel durch Oberflächen, Ein- und Austrittskonditionen und Temperaturfelder.

Mathematisch wird der Strömungsverlauf durch die Navier-Stokes-Gleichungen zusammen mit der Kontinuitätsgleichung beschrieben. Für inkompressible, Newtonsche Fluide gilt grob: ∇·v = 0 und ρ(dv/dt) = -∇p + μ∇²v + f. Die Lösung dieser Gleichungen liefert den Strömungsverlauf. Wichtige Größen wie die Reynolds-Zahl helfen, Typ und Verhalten der Strömung vorherzusagen: niedrige Re-Werte führen zu laminaren Strömungen, hohe Re-Werte treten häufig in turbulenter Strömung mit komplexen Wirbelstrukturen auf.

Weitere Phänomene sind Grenzschichtbildung, Strömungsabriss und Wirbelbildung. Anwendungen finden sich in der Aerodynamik, Hydraulik, Verfahrenstechnik und Gebäudetechnik. Mess- und Rechenmethoden umfassen experimentelle Verfahren wie PIV oder LDV sowie numerische Strömungsmechanik (CFD) mit RANS- oder LES-Modellen. Typische Beispiele betreffen den Strömungsverlauf um einen Flügel, in einer Venturi-Düse oder in einer Rohrleitung.