bulkvirtauksen

Bulkvirtauksella tarkoitetaan nesteen tai kaasun massiivista liikkumista yhdessä suunnassa paine- tai gravitaation gradienttien vaikutuksesta. Tämä advektion muoto siirtää suuria määriä ainetta ennen kuin molekyylien satunnainen diffuusio ehtii vaikuttaa pitoisuuksien tasaukseen. Toisin sanoen bulkvirtaus kuvaa kokonaismassan siirtymää, ei vain yksittäisten molekyylien vaihtelua.

Perusrakenteessa bulkvirtauksia voidaan kuvata Navier–Stokes -yhtälöillä. Käytännössä eri olosuhteissa sovelletaan yksinkertaisempia malleja: laminaarinen virtaus putkessa noudattaa Hagen–Poiseuille-lakia, kun taas epätiheissä mediamalleissa voidaan käyttää Darcy-lakia. Reheisten ja epäjatkuvien virtauksien luonnetta voidaan tarkastella Reynolds-luvun avulla, joka erottaa laminaarisen ja turbulentin virtaustavan.

Esimerkkejä bulkvirtauksesta ovat verenkierto valtimoissa ja laskimoissa, ilmanvirtauksen bulkflow keuhkoissa hengityksen aikana sekä veden ja kaasujen virtaus maapohjien ja lammikoiden yhteydessä. Teollisuudessa bulkvirtaus on keskeistä esimerkiksi nestemäisten ja kaasumaisten aineiden siirtämisessä putkistoissa sekä prosesseissa, joissa ainetta kuljetetaan suurina tilavuuksina.

Bulkvirta eroaa diffuusiosta siinä, että diffuusio on molekyylien satunnaista sekoittumista pienillä mittakaavoilla, kun bulkvirtaus siirtää massaa suuremmassa ja järjestäytyneessä mittakaavassa paine- tai gravitaatiopisteiden ohjaamana.

Mittaus ja sovellukset usein kohdistuvat virtausnopeuteen tai tilavuusvirtaan (Q) sekä virtausnopeuteen ja tilavuuksiin liittyviin mittasuhteisiin, kuten Reynolds-lukuun. Bulkvirta on keskeinen käsite sekä hydrodynamiikassa että biofysiologiassa ja teknisessä suunnittelussa.