stromingsvelden

Stromingsvelden verwijzen naar de velden die de snelheid van een vloeistof op elke locatie beschrijven. In een stromingsveld is aan elk punt in de ruimte een snelheidsvector toegewezen, zodat het gehele gebied kan worden beschreven door een vectorveld v(x,t). Vaak wordt gesproken van de componenten u, v en w in drie dimensies.

Wiskundig wordt een stromingsveld genoteerd als v = (u, v, w), waarbij de snelheden afhankelijk kunnen zijn van positie en tijd. Voor een inkomende (ingezonken) vloeistof geldt vaak de continuïteitsvergelijking ∇·v = 0. De beweging van het vloeistofpakket wordt ten minste lokaal beschreven door de Navier–Stokes-vergelijkingen: ρ(∂v/∂t + (v·∇)v) = -∇p + μ∇²v + f, samen met de continuïteitsvergelijking en eventueel randvoorwaarden. Deze vergelijkingen koppelen het velocityveld aan druk en andere wetten van de fluïdynamica.

Eigenschappen van stromingsvelden variëren: stromingen kunnen steady (tijdonafhankelijk) of unsteady zijn, laminaal of turbulent, en irrotatoir of roterend. In twee dimensies is het mogelijk om een stroomfunctie ψ te introduceren met u = ∂ψ/∂y en v = -∂ψ/∂x; in drie dimensies kan men ook een vectorpotentiaal gebruiken. Visualisatie gebeurt met stroomlijnen, padlijnen of streeplijnen en dankzij meetmethoden als Particle Image Velocimetry (PIV) of Doppler-technieken kunnen velden experimenteel worden bepaald.

Toepassingen van stromingsvelden zijn breed: aerodynamica, meteorologie en oceaankunde, biomechanica (bloedstroom), en procesengineering. Door windtunnels, scheeps- en vliegtuigtakken en CFD-simulaties worden stromingsvelden onderzocht en geoptimaliseerd.