virtauksesta

Virtauksesta on fysiikan ja tekniikan termi, jolla tarkoitetaan nesteiden ja kaasujen liikettä tiloissa, järjestelmissä ja ympäristössä. Se kattaa sekä paikallisen virtausnopeuden että tilavuusvirtaaman sekä siihen liittyvät paine-, nopeus- ja suuntaominaisuudet. Virtauksesta puhuttaessa tarkastellaan sekä yksittäisiä kertoimia että kokonaisvirtausta esimerkiksi putkistossa, kanavissa tai avaruudessa liikkuvassa fluidissa.

Keskeisiä suureita ovat tilavuusvirtaama Q, virtausnopeus v ja virtauspinta A. Yksinkertaisessa yksiulotteisessa virtauksessa Q = vA. Aikaisissa tilanteissa massan säilyminen antaa ρ1A1v1 = ρ2A2v2, jossa ρ on nesteen tai kaasun tiheys. Inkompressibleissä virtauksissa tiheys muuttumaton, jolloin A1v1 = A2v2. Bernoullin periaate kuvaa paineen ja nopeuden välistä suhdetta streamlineilla: p + 1/2 ρv^2 + ρgz = const. Reynoldsin luku Re määrittelee virtauksen luonteen: laminarinen vs. turbulentti riippuu viskositeetista, nopeudesta ja mittakaavasta. Kaiken taustalla pallattaa Navier–Stokesin yhtälöt, jotka kuvaavat reunan, paineen ja viskoosin vaikutukset liikkuvalle fluidille.

Sovelluksia ovat hydrauliikka ja putkistojärjestelmät, vesistö- ja vedenkierrossuunnittelu, ilman- ja ilmastointijärjestelmät sekä aerodynamiikka ja verenkiertoelimistön virtaus. Mittauksissa käytetään esimerkiksi Pitot-putkia, Venturi- ja orificio-mittareita sekä CFD-menetelmiä virtauksen simulointiin. Virtausilmiöitä tutkitaan sekä kokeellisesti että numeerisesti, ja erityisesti korkeilla nopeuksilla sekä muuttuviin tiheyksiin liittyvissä tilanteissa virtausta mallintaa monimutkaisemmin.