konvektiovirroista

Konvektiovirrot ovat nesteissä ja kaasuissa esiintyviä pyörteisiä virtauksia, jotka syntyvät lämpötila- tai koostumuserojen aiheuttamasta tiheyseroista. Kun nesteen tai kaasun tiheys muuttuu, lämpimämpi, kevyempi aine nousee ja viileämpi, tiheämpi aine laskeutuu, ja näistä liikkeistä muodostuu kiertoa.

Konvektiovirroilla voidaan erottaa luonnollinen ja pakotettu konvektio. Luonnollinen konvektio syntyy ilman ulkoisia pakotuksia, pelkästään tiheysvaihtelujen aiheuttamana. Pakotettu konvektio puolestaan syntyy, kun virtausta ohjataan ulkoisella lähteellä, kuten tuulettimella, pumpulla tai lämpötilaeron ulkoisella säätelyllä.

Tapahtumapaikat ja merkitys ovat moninaisia. Ilmakehässä konvektio kuvaa sään ja säänmuutosten perusmekanismeja, kuten ukkoskuuron syntyä. Meressä ja merivedessä konvektiovirtaukset vaikuttavat lämpö- ja suolapitoisuuksien sekoittumiseen sekä thermohaliiniseen kiertoon. Maapallon liossa tai yläkasvojen konvektio osaltaan ajaa tektonisen toiminnan kokonaiskuviota. Säteilevät laitokset ja teolliset järjestelmät käyttävät konvektiovirtoja esimerkiksi jäähdytyksessä ja lämmönsiirrossa.

Käytännön kehittymisen kannalta konvektiovirtojen kuvaaminen ja ymmärtäminen usein perustuu Navier–Stokesin liiketasa- ja lämpöä koskeviin yhtälöihin sekä Boussinesq-kinimen sovelluksiin. Tärkeimmät mittaus- ja kuvaustavat mukaan lukien Rayleigh- ja Prandtl-lukuja kuvaavat numeeriset mallit.

Konvektiovirroilla on keskeinen rooli sekä luonnollisessa ympäristössä että teknisissä sovelluksissa, sillä ne vastaavat energian ja massan siirroista monissa olosuhteissa.