geslotenkanaalstromen

Gesloten kanaalstromen verwijzen naar vloeistofstromen die plaatsvinden in afgesloten leidingen zoals pijpen, buizen en microkanalen. Het onderscheidt zich van open kanaalstromen, waarbij het vloeistofoppervlak in direct contact met lucht staat. In gesloten kanalen bepaalt wandwrijving en geometrie de verdeling van snelheid en druk, en ontstaan vaak druk- en debietpatronen die afhankelijk zijn van de kanaalvorm en dimensionering.

De stroming wordt wiskundig beschreven door de Navier–Stokes-vergelijkingen in combinatie met de continuïteitsvergelijking. Afhankelijk van de omstandigheden kan de stroming laminaire of turbulente zijn. Het Reynoldsgetal (Re) geeft het regime aan: bij pijpstromen is Re doorgaans minder dan circa 2000 voor laminariteit; hogere waarden kunnen turbulentie opleveren.

In volledig ontwikkelde laminaire stroming in een rechte buis geldt de Hagen–Poiseuille-relatie. De volumestroom Q is bijvoorbeeld Q = (π r^4 ΔP)/(8 μ L) en de bijbehorende snelheidsverdeling is parabolisch: u(r) = (ΔP/(4 μ L))(R^2 - r^2). Voor niet-cylindrische kanalen gebruikt men de hydraulische diameter Dh en aangepaste relaties.

Toepassingen van gesloten kanaalstromen bevinden zich in drinkwater- en afvalwatertoevoer, industriële pijpleidingen, HVAC-systemen en microfluidische apparaten. Modellering gebeurt met computational fluid dynamics (CFD) en metingen zoals drukval en debiet, waarbij analytische of empirische verbanden (bijv. Darcy–Weisbach) worden toegepast om verlies en efficiëntie te beoordelen.