snelheidsvelden

Een snelheidsveld is een veld dat aan elk punt in een gebied een snelheid toewijst. In de natuur- en scheikundige context wordt het meestal gepresenteerd als een vectorveld v die afhankelijk kan zijn van positie r en tijd t: v = v(r, t) = (v_x(r, t), v_y(r, t), v_z(r, t)). Het veld geeft de snelheid en de richting van de beweging van de deeltjes in een vloeistof, gas of andere medium. De snelheid zelf wordt vaak aangeduid als de magnitude |v| = sqrt(v_x^2 + v_y^2 + v_z^2).

Wiskundig kan een snelheidsveld ook worden beschouwd als een functie die aan elk punt een vector toewijst. Belangrijke afgeleide grootheden zijn de divergente ∇·v, die uitdrukt hoeveel de stroom uit een volume komt of erin binnenstroomt, en de curl ∇×v, die de rotatie van het veld beschrijft. Voor invloeden zoals compressie of extensie speelt ook de tijdsafhankelijkheid een rol. In veel toepassingen wordt aangenomen dat de vloeistof of het gas dichtheid behoudt, wat leidt tot de continuïteitsvergelijking en, samen met de Navier–Stokes-vergelijkingen, tot het dynamisch gedrag van het snelheidsveld.

Snelheidsvelden komen voor in diverse disciplines. In vloeistofdynamica en aerodynamica worden ze gebruikt om stromingspatronen rondikkelen en te analyseren. In meteorologie en oceaankunde beschrijven ze de beweging van lucht en watermassa’s. In de biomedische techniek wordt het gebruikt voor het modelleren van bloedstroom.

Meet- en observatietechnieken voor snelheidsvelden omvatten onder meer particle image velocimetry (PIV), laser-Doppler- en Doppler-ultrasone methoden, die de snelheid op verschillende locaties in een veld kwantificeren.