Vätskeströmmar

Vätskeströmmar är rörelse av vätskor där vätskans massa transporteras genom rör, kanaler eller över öppna ytor. Rörelsen styrs av tryckskillnader, gravitation samt vätskans viskositet och ytspänning, och beskrivs i grunden av Navier–Stokes-ekvationerna och kontinuitetsekvationen.

Flöden delas ofta in i laminära och turbulenta beroende på Reynolds-tal. Laminarflöden är regelbundna och skiktade, medan turbulenta flöden är kaotiska med små skjuv- och vorticitetmönster. Övergången mellan dessa lägen påverkar energiförluster, värmetransport och blandning av ämnen som transporteras i vätskan.

I öppna ytor och kanaler uppträder fria gränser där ytrörelse och ytspänning blir viktiga. När dimensionerna är små dominerar kapillärkrafter och ytkrafter får stort genomslag. I slutna rör dominerar tryck och viskositet; tryckfall och flödeshastighet styrs av rörgeometrin och likformiga eller varierande flödesprofiler.

Jetter och atomisering: Vätska kan avges som en stråle eller i droppar. Instabiliteter, såsom Rayleigh–Plateau-instabiliteten, gör att en stråle bryts upp i droppar, vilket används i bränsleinsprutning, sprayteknik och liknande tillämpningar.

Mättekniker och tillämpningar: Vätskeströmmar studeras med tekniker som partiell avbildning och Dopplerbaserade metoder samt numeriska simuleringar (CFD). Tillämpningar finns inom hydraulik, vattenförsörjning, processindustri, bläckstråleskrivare och mikrofluidik.

Exempel: strömmande vatten i bäckar och kanaler, vattenkranar och olika typer av sprut- och spridningssystem.