Strömung
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Strömung ist eine gerichtete Bewegung von Teilchen oder kontinuierlichen Medien.
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[Bearbeiten] Grundlagen
Die Strömungen können mit physikalischen Modellen, das heißt durch Nachbau der zu untersuchenden Strömungen in einem Modellversuch oder durch mathematische (numerische) Modelle abgebildet werden.
Die Theorie der Strömungen von Flüssigkeiten wird in der Fluiddynamik behandelt. Technische Anwendung finden Strömungen beispielsweise in Strömungsmaschinen oder in der Fluidtechnik.
In der Hydrologie wird insbesondere auf die Strömungen in Rohrleitungen, die Strömungen in offenen Gerinnen und die Strömungen im Grundwasser eingegangen.
Die Aerodynamik setzt sich mit den Strömungen von Gasen auseinander. Das Strömungsverhalten von Gasem im Vakuumbereich ist abhängig vom Verhältnis der mittleren freien Weglänge der Gasteilchen zur Abmessung des Vakuumbehälters, siehe Knudsen-Zahl.
Beispiele sind:
- Wasserströmung, z. B. Gezeiten- und Driftstrom
- Gasströmung, z. B. Windströmung.
[Bearbeiten] Einteilung
Im Allgemeinen sind Strömungen Vorgänge, die in den drei Raumdimensionen stattfinden und zeitlich variabel (instationär) ablaufen. Eine komplexe mathematische Behandlung dieser Vorgänge ist für die meisten angewandten Berechnungen jedoch zu aufwändig. Es werden daher in der Berechnungspraxis zumeist vereinfachende Annahmen getroffen:
- Im Hinblick auf die räumliche Darstellung:
- Eindimensionale Strömungen : Die Vorgänge werden nur entlang einer Achse untersucht. Angewandt z. B. bei Strömungen in Rohrleitungen, bei einfachen Fragen des Abflusses in offenen Gerinnen und Kanälen, der Durchströmung von Filtern und der Anströmung von Bauwerken.
- Zweidimensionale Strömungen : Die Vorgänge werden in einer Ebene untersucht. Angewandt z. B. bei Grundwassermodellen, bei denen die Strömungsvorgänge in einem vertikal homogenen Grundwasserleiter erfolgen, bei Strömungen in flachen Seen und Flüssen samt Überflutungsgebiet.
- Dreidimensionale Strömungen : Zur detaillierten Untersuchung der Strömungsverhältnisse in allen drei Raumachsen z. B. komplexe Grundwassersysteme, der Umströmung von Bauwerken.
- Im Hinblick auf den Einfluss der Zeit:
- Stationäre Verhältnisse : Dabei wird keine zeitliche Veränderung der Strömungsverhältnisse betrachtet.
- Instationäre Verhältnisse : Die Strömungsverhältnisse ändern sich mit der Zeit (z. B. bei einer Hochwasserwelle oder dem Druckstoß in Rohrleitungen).
- Im Hinblick auf die Berandung der Strömung entlang der Längsachse:
- Gleichförmiger Abfluss : Entlang der Strömungsachse (z. B. in einem regulierten Fluss) in dem keine Änderungen des Querschnittes vorhanden sind).
- Ungleichförmiger Abfluss : Entlang der Strömungsachse sind Änderungen des Querschnitts vorhanden (z. B. Einengungen, Aufweitungen, Wehre).
- Je nach dem Auftreten von Wirbeln unterscheidet man zwischen
- laminarer Strömung (ohne Wirbel) und
- turbulenter Strömung (mit).
[Bearbeiten] Literatur
- H. Dittmar-Ilgen: Wie der Kork-Krümel ans Weinglas kommt. Stuttgart 2006, S. 77: Flüsse schaffen sich ihren eigenen Weg; S. 79: Strömungen flechten Zöpfe.
