fluidstrømmer

Fluidstrømmer refererer til bevegelsen av væsker eller gasser i et medium, for eksempel vann som strømmer gjennom rørsystemer eller luft som strømmer over en bil. Bevegelsen drives av drivende krefter som trykkforskjeller, tyngdekraft, varme eller mekanisk last, og kan beskrives gjennom et hastighetsfelt v(x,t). Strømningen kan visualiseres med strømlinjer, som følger hastighetsvektoren, og ved volumstrømmen Q, som er produktet av gjennomsnittlig hastighet og tverrsnittsareal.

Strømninger deles ofte inn i laminar og turbulent. Laminar strømning er glatt og lagvis, mens turbulent strømning kjennetegnes av kaotiske virvler og blanding på små skalaer. Mange problemer antas som inkompressible væsker med konstant tetthet, men gasser kan være kompressible ved høye hastigheter. Viskositet og indre friksjon påvirker strømningen betydelig og må tas med i beregninger.

De grunnleggende matematisk beskrivelsene er kontinuitetsligningen og Navier–Stokes-ligningene. Kontinuitetsligningen uttrykker massebevaring og, for inkompressible væsker, at volumstrømmen gjennom ulike tverrsnitt er konstant langs en strømning. Navier–Stokes-ligningene beskriver bevegelsen av et fluid under trykk, tetthet, viskositet og ytre krefter. For ideell, irrotasjonell og steady strømning langs en strømmerett kan Bernoullis ligning brukes som en forenklet tilnærming.

Praktiske anvendelser av fluidstrømmer omfatter vannforsyning, rørdesign, ventilasjon, aerodynamikk, meteorologi og biofluiddynamikk. Måling av strømmer skjer med flow meters og Pitot-rør, ved anemometre eller gjennom visuelle metoder som fargestoff- eller partikkeldoaksing (PIV). Fluidstrømmer er derfor sentrale i ingeniørfag, vitenskap og teknologi som arbeider med transport og fordeling av energi og materie.