voolukiiruste

Voolukiiruste mõiste kirjeldab vedeliku või gaasi osakeste liikumise kiirust ning moodustab vedeliku ruumilise kiirusevälja v(r,t). Iga punktis olev kiirus on vektori suurus, mis näitab nii kiiruse suurust kui ka suunda. Ühiku tähis on meetrit sekundis (m/s). Oluline on eristada lokaalset (instantsaegset) voolukiirust ja keskmist voolukiirust: keskmine kiirus v̄ tekib, kui mahtvoog Q jagada ristlõikealaga A, kus Q = A v̄.

Voolukiiruste profiil kirjeldab, kuidas kiirus muutub ruumiliselt. Toruvooludes on laminaarses voolus profiil tavaliselt paraboliline, nii et kiirus on suurim keskel ja kahaneb seinte lähedal. Turbulentse voolu korral muutub profiil tasandilisemaks ning kiirkõverus on vähem järsk. Ka avatud kanalites ja keerulistes vooludes võib kiirus varieeruda sügavuse ja läbivas ruumis sõltuvalt pingetempostest ning põhja ja vööndi mõju tõttu. Üldine seos voolukiiruste ja mahtvoo vahel on voolu säilimise (kontinuiti) printsiip: kui ristlõikeala muutub, peab kiirusomaga muutuma vastavalt Q säilitamisele.

Voolukiiruste mõõtmine rakendub paljudes valdkondades, sealhulgas hydraulikas, õhusõidukite õhuvoolus, keskkonnamõõtmistes ja tööstuses. Mõõtmeteks kasutatakse Pitot-torusid, kuuma või elektroonilisi anemomeetreid, Laser Doppler Velocimetry ja Particle Image Velocimetryt. Voolukiiruste uurimine aitab hinnata rõhumuutusi, voolukiiruste profiile ja tulemuslikkust süsteemides, nagu torustikud, kanalisatsioon ja lennukite kerepinnad. Mõisted voolukiiruste kohta on tihedalt seotud ka selliste kontseptsioonidega nagu kontinüiteet, Bernoulli printsiip ning Reynoldsi arv, mis kirjeldab voolutingimuste üleminekut laminaarsuselt turbulentsusele.