strømningsatferd

Strømningsatferd er et begrep i fluiddynamikk som beskriver hvordan væsker og gasser oppfører seg når de strømmer gjennom kanaler, rundt hindringer eller i åpne områder. Den omfatter fordeling av hastighet og trykk, grenseflaters interaksjon (no-slip ved faste vegger) og hvordan krefter som viskositet og trykkgradienter omformer energi til bevegelse og varme. Strømningsatferden bestemmes av væskens egenskaper, drivkrefter og geometri og grensebetingelser i systemet.

Væskens egenskaper, som densitet, viskositet og kompressibilitet, samt temperatur og trykk, styrer hvordan strømmen oppfører seg. Geometrien til banen—rørdiameter, lengde og hindringer—påvirker hastighetsprofiler og trykkfall. En viktig inndeling er mellom laminar og turbulent strømning. Laminar strømning kjennetegnes av parallelle, lagdelte bevegelser med lite blanding, mens turbulent strømning har kaotiske, småskala svingninger og høy blanding. Overgangen mellom regimene bestemmes ofte av Reynolds-tallet, Re = rho v L / mu, hvor grenseverdier avhenger av geometri og betingelser.

For Newtonianske væsker er viskositeten konstant uavhengig av shear rate; ikke-Newtonianske væsker kan være shear-thinning eller shear-thickening, og enkelte har viskoelastiske egenskaper. Modellering av strømningsatferd bruker ofte Navier–Stokes-ligningene i kombinasjon med kontinuitetsligningen og passende grensebetingelser; i praksis brukes også forenklede hydrauliske modeller i ingeniørdesign. For rørstrømning beskrives trykkfallet av Darcy–Weisbach eller Moody-diagrammet og hastighetsprofilen av relevante profilmodeller.

Observasjon og prediksjon av strømningsatferd støttes av eksperimentelle metoder som PIV og LDV samt numeriske metoder som CFD. Kunnskap om strømningsatferd er sentral i design av rørledninger, varmevekslere, ventilasjonssystemer, prosessindustri og medisinske apparater.