Virtausvaihtelulla

Virtausvaihtelulla tarkoitetaan neste- tai kaasuvirrauksen ajallista vaihtelua ja epäsäännöllisyyttä virtaaman tai virtausnopeuden mittauksissa. Termi viittaa sekä suurten, ajasta riippuvien vaihtelujen että pienimuotoisen, satunnaisen vaihtelun esiintymiseen virtaussuhteissa.

Käytännössä virtausvaihtelun keskeisiä piirteitä ovat vaihtelun suuruus (amplitudi), ajallinen rakenne (pulsatiivisuus, diurnaalinen rytmi, kuukausittaiset vaihtelut) sekä tilastollinen jakauma. Mittauksissa käytetään ajallista virtaamaa q(t) tai keskimääräistä virtaamaa Q, ja vaihtelusta voidaan kuvata esimerkiksi keskihajonnalla tai vaihtelukertoimella (CV). Taustaa voidaan analysoida myös tehon spektrillä tai autokorrelaatiolla.

Sovelluksissa virtausvaihtelu on keskeinen käsite useilla aloilla. Hydrologiassa se kuvaa jokien ja vesistöjen virtaaman muutoksia sade- ja sääolosuhteista sekä tulvatilanteista riippuen. Biolääketieteessä pulsatiivinen virtaus kuvaa veren virtausta valtimoissa, mikä vaikuttaa endoteelin mekaaniseen reaktiivisuuteen ja verisuonten toimintaan. Teollisuudessa porras- tai pulssivirtoja huomioidaan suunnittelussa, esimerkiksi reaktoreiden syöttöjärjestelmissä tai säätöstrategioissa.

Datan analysointi perustuu tilastolliseen ja systeemiteoreettiseen tarkasteluun: ajalliset sarjat, ARIMA- tai stokastiset mallit sekä fysikaaliset mallinnukset. Mallien avulla voidaan arvioida, miten virtausvaihtelu vaikuttaa sekoittumiseen, massansiirtoon ja järjestelmän suorituskykyyn sekä riskeihin kuten tulviin tai tuotantohäiriöihin.

Katso myös: virtaus, virtaama, virtausnopeus, pulsatiivinen virtaus, diurnaalinen vaihtelu, hydrologia, biofysiikka.