virtausnopeuksien

Virtausnopeudet tarkoittavat nesteen tai kaasun paikallisia nopeuksia tietyssä pisteessä virtaavassa aineessa. Ne ovat vektoreita, joiden suunta ilmaisee virtaussuuntaan ja joiden suuruus vastaa paikallista nopeutta. Yleisesti käytetään merkintöjä v tai u. Virtausnopeudet voivat vaihdella sekä tilassa että ajassa ja muodostavat virtausnopeuksien kentän.

Virtausnopeuksien kenttä kuvaa koko virtaussysteemin nopeusominaisuuksia. Paikallisen nopeuden lisäksi voidaan puhua keski- ja tilavuusvirran perusteella lasketusta keskinopeudesta. Poikkileikkaus-alueella virtausta kuvaa tilavuusvirta Q; keskinopeus v̄ relateeraan siten, että v̄ = Q/A, missä A on poikkileikkausala. Näin voidaan arvioida koko virtaus ja siihen liittyvät painehäviöt sekä momentit.

Yksiköt ja mittaaminen: SI-yksikkö on metrejä sekunnissa (m/s). Mittauksia tehdään esimerkiksi Pitot-putkella ja anemometreillä, sekä kehittyneemmillä menetelmillä kuten laser-Doppler-velocimetrylla (LDV) ja kuvapohjaisella velocimetryllä (PIV). Näiden avulla voidaan saada sekä paikallisia että kokonaisnopeuksia virtaussovelluksissa.

Laminaarisessa putkivirrassa nopeusprofiili on usein parabolinen (Poiseuille-laki), ja nopeus on suurimmillaan putken keskustassa. Turbulentissa virrassa profiili on tasaisempi, mutta lähellä seinämiä nopeus pienenee, koska seinämän vieressä esiintyy no-slip-olosuhteesta johtuvaa hidastumista. Virtausnopeuksien ymmärtäminen on keskeistä tilavuusvirran, painehäviöiden ja virtaussuunittelun kannalta.

Sovelluksia ovat hydrauliset ja hydrologiset laskelmat, ilmanvaihto, rakennusten jäähdytys- ja lämmitysjärjestelmät sekä aerodynamiikka ja meteorologia.