virtausvastusta

Virtausvastus on fysiikan ja tekniikan käsite, joka kuvaa nesteen tai kaasun vastustusta sen liikkeelle tietyn polun läpi. Se ilmenee painehäviönä: tilavuusvirta Q vaatii paine-ero ΔP toimiakseen; yleisesti voidaan kirjoittaa ΔP = R · Q, missä R on virtausvastus. Vastus riippuu sekä nesteen ominaisuuksista että virtauksen kanavasta tai rakenteesta.

Virtausvastusta syntyy kahdesta päämekanismista: viskositeettinen kitka nesteen ja kanavan seinämien välillä sekä kanavan geometrinen vastus, esimerkiksi pituus, halkaisija ja mutkat. Laminaarisessa virruksessa (matala Reynolds-luku) virtausvastus noudattaa usein Poiseuille’n lakia: ΔP = (8 μ L Q) / (π r^4), jossa μ on nesteen viskositeetti, L kanavan pituus ja r sen säde. Turbulentissa virrauksessa painehäviö kasvaa yleensä kuin noin vektorivetoisesti kvadrisesti virran suuruuden mukaan ja siihen vaikuttavat Reynoldsin luku sekä kitkakerroin.

Sovellukset ja mittaus ovat laajoja. Teknisessä suunnittelussa virtausvastusta pyritään minimoimaan putkistossa, venttiileissä ja suodattimissa energian säästön ja halutun virtaaman varmistamiseksi. Biologiassa virtausvastusta tarkastellaan ilman- ja verenkierron järjestelmissä; hengityksessä ja keuhkojen ilmatieyhteyksissä resistanssilla on suuri merkitys. Mittauksissa käytetään paine- ja virtausarvoja sekä malleja kuten Poiseuille’n laki ja Darcy-Weisbachin yhtälö, ja yksiköt määräytyvät ΔP/ Q -yhteyden mukaan (esim. Pa·s/m^3). Virtausvastus on keskeinen osa sekä suunnittelua että analyysiä useilla teollisuudenaloilla ja biotieteissä.