flödesdynamik

Flödesdynamik är läran om hur vätskor och gaser rör sig och hur krafter påverkar deras rörelse. Den studerar hur hastighetsfält, tryck, densitet och temperatur utvecklas i rum och tid, samt hur vätskor interagerar med gränsytor och kroppar som de flyter runt. Flödesdynamik används inom många områden av teknik, naturvetenskap och miljövetenskap.

De grundläggande lagarna i flödesdynamik är massans bevarande (kontinuitetsprincipen) och rörelsemängdens bevarande. För Newtonska vätskor är det navier–stokese av dynamiken som beskriver hur bevarande av momentum leder till ett ekvationssystem som kopplar hastighetsfält, tryck och viskositet. För idealiserade, invikta flöden förenklas ekvationerna till Euler-ekvationer, och Bernoullis princip används i steady irrotational strömningsfall. Tillståndsekvationer kopplar tryck, densitet och temperatur, och i compressibla flöden spelar ljudhastigheten en nyckelfunktion.

Flöden klassificeras ofta som laminära eller turbulenta. Ett centralt mått är Reynolds tal, som jämför inverkan av rörelsens inerti och viskositet. Gränsskikt uppträder nära fasta ytor och styr många praktiska fenomen. Flödesdynamik inkluderar även komplexa aspekter som multipla-fasflöden och non-Newtonska vätskor.

Metoder: teoretiska analyser, experimentell visualisering (t.ex. flödesvisualisering och PIV) och numeriska metoder som computational fluid dynamics (CFD), inklusive DNS och LES. Användningsområden omfattar flyg- och fordonsdesign, HVAC-system, miljö- och oceanografi samt biomedicin.

Historia: viktiga bidrag har kommit från Euler, Bernoulli, Navier och Stokes under 1700–1800-talen, vilka lade grunden för modern flödesdynamik.