Virtausanalyysit

Virtausanalyysit ovat menetelmiä, joilla tutkitaan ja mitataan, miten aineet, energia tai tieto liikkuvat järjestelmässä. Niihin kuuluu sekä määrällinen arviominen että reittien ja jakautumien ymmärtäminen. Tavoitteena on saada selville virtausten suunta, määrä, nopeus sekä ne tekijät, jotka ohjaavat virtausta ja aiheuttavat muutoksia systeemiin.

Sovellusalueet kattavat useita aloja. Hydrologiassa ja ympäristötieteissä tarkastellaan vesivirtoja, tulvakenttiä ja varantojen kytkeytymistä sade- ja maaperäolosuhteisiin. Kemiantekniikassa ja prosessisuunnittelussa seurataan ainevirtoja ja massan siirtymää reaktoreissa sekä putkistoissa. Sähkötekniikassa virtausanalyysit liittyvät sähkövirtojen jakautumiseen verkossa, suojaus- ja luotettavuuskysymyksiin sekä optimoituun energiansiirtoon. Liikenteessä ja logistiikassa analysoidaan ajoneuvojen ja tavaroiden virtoja, jotta liikenneaikataulut ja kapasiteetti voidaan suunnitella. Tietoverkoissa tarkastellaan datapakettien kulkua ja verkon suorituskykyä.

Menetelmät vaihtelevat hyvin differentiaalisista malleista ja simuloinneista mittaustietoihin sekä data-pohjaisiin lähestymistapoihin. Hyödyntäviä periaatteita ovat massan- ja varauksen säilyminen, neste- tai sähkövirran lait ja konnektoitujen järjestelmien dynamiikka. Yleisiä työkalupakkeita ovat laskennallinen simulointi, virtausten laskenta, verkkoanalyysi, CFD- ja puskurianalyysit sekä mittaukset ja kalibrointi.

Tuloksina saadaan virtausarvoja, paine- ja jännite-erorakenteita, pullonkaulojen tunnistamista sekä suorituskyky- ja turvallisuusarvioita. Virtausanalyysit tukevat päätöksentekoa suunnittelussa, optimoinnissa ja riskienhallinnassa sekä tarjoavat ymmärrystä järjestelmien toiminnasta erilaisissa olosuhteissa. Haasteisiin kuuluvat ei-lineaarisuus, epävarmuus, mittausrajoitukset ja suurten järjestelmien monimutkaisuus.