virtausnopeuksia

Virtausnopeudet ovat nesteen tai kaasun liikettä kuvaavia arvoja. Paikallinen virtausnopeus v(x,t) kertoo, kuinka nopeasti aineosa liikkuu tietyssä kohdassa virtausta ja millä suunnalla. Yleisesti mittauksia käytetään SI-yksiköissä metrejä sekunnissa (m/s). Tilavuusvirta Q ja poikkileikkausala A liittyvät toisiinsa keskimääräisen virtausnopeuden kautta v̄ = Q/A. Eri konteksteissa voidaan puhua myös maksiminopeudesta, keskinopeudesta tai virtauman profiilista.

Virtausprofiilit riippuvat virtauksen tilasta. Laminaarisessa virtauksessa nopeus on usein parabolinen: suurin nopeus sijaitsee putken keskellä ja nopeudet pienenevät kohti seinämiä. Turbulissa virtaus on sekoittuneempaa ja profiili on tasaisempi keskeltä, mutta reunan lähellä nopeus laskee jyrkästi. Open-channel-virtauksessa nopeus vaihtelee syvyyden mukaan, ja huomioidaan sekä pohjan kohina että vedenpinnan heilunta.

Mittausmenetelmät virtausnopeuksille vaihtelevat tarkkuuden ja käyttöalueen mukaan. Pitot-putki mittaa stagnointipainetta ja kytkee sen nopeuteen. Lämpöjohtorakenteiset (hot-wire) anemometrit sekä laser- doppler- (LDV) ja partikkeli-kuva-velocimetria (PIV) mahdollistavat paikallisten tai opeaalisten nopeusarvojen mittauksen. Ultraäänidoppler (UDV) soveltuu rakennussäädöille ja tilavuusvirtojen seurantaan.

Virtausnopeuksilla on keskeinen rooli tekniikassa ja meteorologiassa: ne vaikuttavat painehäviöihin putkistoissa, ilmanvaihdossa, sekä sää- ja ilmastomalleihin. Mach-tilanteessa nopeus suhteessa paikalliseen ääniaaltoon kuvaa kompressiovien vaikutusta.

---