vloeistofstroming

Vloeistofstroming is het proces waarbij vloeistoffen zich verplaatsen binnen een ruimte of omhulsel, zoals in leidingen, kanalen of open oppervlakken. Het vakgebied bestudeert hoe krachten, drukverschillen en de eigenschappen van de vloeistof de snelheid, richting en het patroon van de stroming bepalen. Stromingen kunnen laminar blijven (stabiel en georganiseerd) of turbulent zijn, en ze kunnen stationair of tijdafhankelijk zijn. Een belangrijk kenmerk is het Reynoldsgetal, dat de verhouding tussen inertie- en viscose krachten aangeeft.

Gezamenlijke wiskundige beschrijvingen omvatten de continuïteitsvergelijking (behoud van massa) en de Navier–Stokes-vergelijkingen (behoud van momentum) voor een vloeistof met viscositeit. Voor veel toepassingen wordt aangenomen dat de vloeistof Newtoniaans en incompressibel is; daarbij geldt vaak de no-slip-voorwaarde aan vaste wanden. Voor eenvoudige geometrieën leveren analytische oplossingen, terwijl voor complexe systemen numerieke methoden zoals CFD worden toegepast.

Belangrijke concepten zijn laminaire stroming, met een voorspelbare structuur, en turbulente stroming, die wordt gekenmerkt door wervelingen en chaos. De overgang wordt vaak beschreven met het Reynoldsgetal. Bernoulli-principe geldt voor ideale, inviscide, stationaire stroming langs een stroomlijn. In reële viscieuze stroming treden verliezen op door wrijving. Nabij wanden ontwikkelt zich een grenslaag waarin viscose krachten dominant zijn.

Toepassingen en methoden: hydraulische en piping-systemen; biomedische stromingen zoals bloed door aderen; aerodynamica; microfluidica. Analytische oplossingen bestaan voor eenvoudige geometrieën zoals Poiseuille-stroming in een buis en Couette-stroming tussen twee platen. Voor complexere geometrieën worden numerieke simulaties (CFD) en experimentele metingen gebruikt, bijvoorbeeld met particle image velocimetry (PIV).

Hedendaagse vloeistofdynamica kent een historische basis door Euler, Bernoulli, Navier en Stokes; moderne computermethoden maken gesofisticeerde simulaties mogelijk in engineering en natuurwetenschappen.