flödesdensiteten

Flödesdensiteten är ett fysikaliskt begrepp som beskriver hur mycket fluid som passerar genom en given yta per tidsenhet. Den används för att beskriva flödet av massa eller volym och fånga hur mycket av ett medium som verkligen överförs genom ett område i en given riktning. Flödesdensiteten betraktas som ett vektorfält vars riktning är normal mot den genomträngande ytan.

Det finns två vanliga varianter. Massflödesdensiteten, ofta betecknad j, definieras som j = ρ v_n, där ρ är fluidens densitet och v_n är hastighetskomponenten i normal riktning mot ytan. Enheten är kilogram per sekund per kvadratmeter (kg/(m^2 s)). Volymflödesdensiteten, ofta betecknad q, är volymflödet per ytenhet och motsvarar v_n när volymens densitet beaktas; enheten är meter per sekund (m/s). I incompressibla fall används volymflödesdensiteten ofta som en mått på hur snabbt fluidströmmen förflyttar sig över en yta.

Relationer och användningar: I porösa medier används ofta volymflödesdensiteten i Darcy’s lag, där q = -K ∇h (eller ∇p beroende på formulering), med K som hydraulisk konduktivitet och h eller p som tryck-/högnivå. Massflödesdensiteten relateras till volymflödesdensiteten genom j = ρ q. Andra sammanhang där flödesdensitet förekommer är energi- och värmeöverföring där motsvarande begrepp är värmeflödesdensitet (W/m^2).

Sammanfattning: Flödesdensiteten anger hur mycket fluid som passerar genom en yta per tidsenhet och kan beskrivas i form av massflöde eller volymflöde, beroende på vilken storhet som används och i vilket sammanhang den tillämpas.