flödesprofilen

Flödesprofilen är ett begrepp inom fluiddynamik som beskriver hur vätskans hastighet varierar i ett område där flöde förekommer. Den anger hur hastigheten förändras med position, vanligtvis över tvärsnittet av ett rör eller en kanal eller närmare väggarna i systemet.

I laminärt flöde i ett långt cylindriskt rör med konstant viskositet och konstant tryckgradient är hastighetsprofilen parabolisk enligt Poiseuille-lagen. Den klassiska formen är u(r) = (ΔP)/(4 μ L) (R^2 - r^2), där r är avståndet från centrum och R är rördiametern. I andra geometrier varierar profilen men kännetecknas av att hastigheten är störst i mitten och minskar mot väggarna.

I turbulenta flöden, särskilt i öppna kanaler, är profilen generellt flackare i mitten och sjunker mot väggarna. Denna profil beskrivs ofta empiriskt med logaritmisk vägglag: u+ = (1/κ) ln(y+) + B, där y+ är närhet till väggen, κ ≈ 0,41 och B en passande konstant. Profilerna varierar med Reynolds-tal och väggens friktion.

Flödesprofilen påverkar exempelvis transport av partiklar och mass- samt värmeöverföring, friktionstal och energiförlust i systemet. Den är central vid dimensionering av rörledningar, sedimenttransport i öppna kanaler och i kemiska reaktorer där blandning och homogenisering är viktiga.

Relaterade begrepp inkluderar Poiseuille-flöde, logaritmisk vägglag, Reynolds-tal och väggfriktion. Mättekniker inkluderar Pitot-rör, hot-wire anemometri, Laser Doppler Anemometry (LDA), Particle Image Velocimetry (PIV) och ultraljudsbaserade metoder.