Vattendynamik

Vattendynamik är studiet av rörelse och krafter i vatten, samt hur vatten beter sig under påverkan av gravitation, tryck, ytstrukturer och gränssnitt mot andra medier. Det omfattar vatten i naturmiljöer som hav, sjöar och floder, liksom i tekniska system som rörledningar, dammar och kustnära konstruktioner. Som gren av fluiddynamik behandlar vattendynamik både geofysiska fenomen och praktiska ingenjörsproblem.

De grundläggande lagarna är Navier–Stokes-ekvationerna för inkompressibel Newtonsk vätska samt kontinuitetsekvationen. För fria ytor används gravitation och ytspänning som nyckelkrafter vid gränssnittet. I praktiken används förenklade modeller beroende av flödets karaktär: laminar eller turbulent, lågt eller högt Reynolds-tal samt geometrins betydelse.

Fenomen och skala: Vattendynamik omfattar våg- och strömfenomen, turbulens och blandning över olika längd- och tidsskalor. I haven studeras stora oceanströmmar och tidevatten; i insjöar och floder finns lokala strömmar och sedimenttransport. Ytans rörelser, såsom vågor och stormar, påverkar erosionsmönster och kustutveckling.

Metoder och tillämpningar: Fältstudier och laboratorieexperiment i flume eller vågtankar används tillsammans med numeriska metoder som CFD för att analysera vattendynamik. Tillämpningar finns inom kust- och flodhydraulik, skeppsdesign och drift av vattenkraft, samt miljöbedömningar av spridning av föroreningar och sedimenttransport. Vattendynamik står nära oceanografi, hydrologi och miljöteknik.