Vätskeflöde

Vätskeflöde beskriver hur mycket vätska som passerar genom ett tvärsnitt per tidsenhet. Vanligtvis används volymflöde, Q, som mått, i enheter som m³/s eller L/min. Massflöde ṁ kan också användas, där ṁ = ρ Q och ρ är vätskans densitet. Flödet kan beskrivas i ett rör, i öppna kanaler eller genom vätskegränser.

Kontinuitet och flödesregimer är centrala begrepp. För inkompressibla vätskor är massflödet konstant längs ett rör, vilket ger A1 v1 = A2 v2 när tvärsnittsareorna är A1 och A2 och hastigheterna är v1 och v2. Reynolds tal används för att bedöma flödesregimer: Re = ρ v D / μ där v är tidsmedelshastigheten, D är karakteristisk diameter och μ är dynamisk viskositet. Lagradget laminärt flöde är vanligtvis Re < ca 2000 i rör, medan Re > ca 4000 ofta leder till turbulent flöde; mellanlägen är vanligt förekommande.

Gående ekvationer inkluderar Poiseuilles lag för laminar, cirkulärt rörflöde: Q = (π ΔP r⁴) / (8 μ L), där ΔP är tryckskillnaden över längden L och r är rördiametern. För inviklat, invärmd (icke-viskös) strömning används Bernoullis ekvation: p + ½ ρ v² + ρ g z = konstant längs en strömlinje under antaganden om idealisering och stationärt inkompressibelt flöde.

Vätskeflöde är centralt inom teknik, hydrologi och biologiska system. I blodkärl påverkas flödet av kärldiameter, glatt muskulatur och viskositet, vilket reglerar funktion och skjuvspänningar i vävnaden.

Mätning av flöde sker med volymflödes- eller massflödesmätare, inklusive differentialtryckmetoder, rotormätare och Coriolismätare, beroende på tillämpning och vätskans egenskaper.