vloeistofstromingen

Vloeistofstromingen beschrijven de beweging van vloeistoffen en gassen. Ze worden gekenmerkt door een veld van snelheden, meestal aangeduid als u(x,y,z,t), en door variabelen als druk p, dichtheid ρ en temperatuur T. Stromingen kunnen plaatsvinden in leidingen en kanalen of rondom voorwerpen en kunnen intern of extern, stationair of tijd-afhankelijk zijn.

De fundamenten van vloeistofstroming zijn behoud van massa, momentum en energie. Voor continuümstroming geldt de continuïteitsvergelijking: ∂ρ/∂t + ∇·(ρu) = 0. Voor Newtoniaanse vloeistoffen volgt de Navier–Stokes-vergelijking: ρ Du/Dt = -∇p + μ∇²u + f, waarbij Du/Dt het materiaalderivaat is, μ de dynamische viscositeit en f externe krachten weergeeft. Bij incompressibele stroming is ρ constant en ∇·u = 0; bij compressibele stroming kan ρ variëren.

Stromingen kunnen laminaire of turbulente eigenschappen hebben, en kunnen steady of unsteady zijn. De overgang naar turbulentie wordt vaak weergegeven door het Reynoldsgetal Re = ρuL/μ. Bij wandcontact is meestal sprake van een no-slip-voorwaarde, wat het gedrag van de grenslaag bepaalt.

Daarnaast bestaan er vereenvoudigde modellen zoals potentiaalstroom voor irrotatoire en niet-viskeuze stroming, en toepassingen van het Bernoulli-principe voor verliesloze, incompressibele stroming. In realistische situaties spelen viscositeit en wrijving een rol, leiden tot energieverlies en drukval.

Toepassingen omvatten leidingsystemen en pompen, aerodynamica en voertuigontwerp, hydraulische systemen en biomedische stroming zoals bloedcirculatie.