Laminar

Laminar
Laminare (an der Zigarette) und turbulente (oben) Strömung am Beispiel des Rauchs einer Zigarette.

Die laminare Strömung (lat. lamina „Platte“) ist die Bewegung von Flüssigkeiten und Gasen, bei der keine Turbulenzen (Verwirbelungen/Querströmungen) auftreten. Das Fluid strömt in Schichten, die sich nicht vermischen. In diesem Fall handelt es sich (bei konstanter Strömungsgeschwindigkeit) meistens um eine stationäre Strömung.

Inhaltsverzeichnis

Eigenschaften

Laminare Strömung

Zur Darstellung des Unterschiedes zwischen laminarer Strömung und turbulenter Strömung hat der Physiker Osborne Reynolds im Jahr 1883 einen Färbeversuch einer Wasserströmung in einer Rohrleitung vorgenommen und festgestellt, dass sich die Verwirbelung in der Rohrleitung erst ab einer bestimmten Strömungsgeschwindigkeit einstellt. Als Beurteilungskriterium wird hierzu die Reynolds-Zahl Re angewandt. Diese ist wie folgt definiert:

 {\mathrm {Re}} = {{{v \cdot l}} \over {\nu}} = \frac{v \cdot l \cdot \rho}{\mu} ,

wobei v der Betrag einer charakteristischen Strömungsgeschwindigkeit, l eine charakteristische Länge sowie ν die kinematische Viskosität bzw. μ (oder auch η) die dynamische Viskosität und ρ die Dichte des strömenden Fluids ist.

Ausbildung einer laminaren Grenzschicht an einer flachen Oberfläche. Rex ist hier bei jedem x kleiner als Rekrit ≈ 105. Die Plattenlänge x muss daher endlich sein.

Ab einem kritischen Wert Rekrit wird die laminare Strömung instabil gegenüber kleinen Störungen (Strömungsinstabilität). Dieser Wert liegt beispielsweise bei der Rohrströmung bei etwa

\mathrm{Re_{krit}} = \frac{v_{\rm m} \cdot d}{\nu} \approx 2320

wobei vm die mittlere Strömungsgeschwindigkeit ist, und als charakteristischen Länge der Rohrleitungsdurchmesser d heranzuziehen ist. Bei überströmten Platten liegt die kritische Reynoldszahl bei

\mathrm{Re_{krit}} = {{{v_0\cdot x}} \over {\nu}} \approx 10^5.

Dabei ist x der Abstand von der Vorderkante der Platte und v0 die Geschwindigkeit der ungestörten Anströmung.

Vorkommen in der Natur

Sind in der Umgebung Störungen vorhanden, was praktisch immer der Fall ist, so werden diese angefacht. Die geordnete Bewegung (Schichtströmung) geht somit schließlich in die ungeordnete turbulente Strömung über. Laminare Strömungen treten zum Beispiel im Grundwasser und im Blutkreislauf auf, sind bei technischen Anwendungen aber eher die Ausnahme, wobei man sich bereits auch bei der Mikroverfahrenstechnik dieses Phänomen zu Nutze macht.

Laminare Grenzschichten weisen meistens gegenüber turbulenten Grenzschichten eine deutlich geringere Wandreibung auf. Daher wird beispielsweise im Segelflugzeugbau auf sogenannte Laminarprofile zurückgegriffen, die formbedingt eine hohe laminare Lauflänge (der Abstand zwischen Vorderkante und dem laminar/turbulenten Umschlagspunkt) aufweisen, um geringe Strömungswiderstände zu erreichen. Diese Profile sind aber empfindlicher gegenüber Strömungsabriss. In turbulenter Strömung können sogenannte Riblets den Reibungswiderstand verringern.

Technische Anwendung

Strömungsprinzip „Laminarströmungs-Reinraum“

Im technischen Einsatz stößt man oft auf die englischsprachige Bezeichnung Laminar Flow. Darunter versteht man im Allgemeinen eine (meist vertikal) gerichtete, turbulenzarme Luftströmung (vgl. (Strömungsprinzipien in Reinräumen). Die Bezeichnung ist demnach irreführend, da es sich nicht um einen reine laminare Strömung handelt – eine erzeugte laminare Strömung verwirbelt an Hindernissen wie Maschinen oder Tischen!

Laminar-Flow-Verhältnisse werden mittels spezieller Anlagen erzeugt, die über Ventilatoren, Filter und Luftverteiler (sog. Laminarisator) verfügen. Der Raum, der von Laminar Flow durchströmt wird, besitzt eine definierte Reinraumqualität (abhängig von den eingesetzten Filtern), da nur sterile Luft im Raum verbleibt bzw. mögliche Partikel gerichtet weggeblasen werden.

In der Industrie finden turbulenzarme (quasi-laminare) Strömungen überall dort Anwendung, wo Verschmutzungen der Produkte durch in der Luft vorhandenen Partikel vermieden werden sollen. Dabei werden durch die Luftströmung Aufwirbelungen vorhandener Partikel reduziert und durch den nach unten geführten Luftstrom abgeleitet. Dies macht sie für Anwendung interessant, bei denen das erhöhte Risiko von Partikelbildungen (z. B. durch Reibung sich bewegender Teile) kompensiert werden muss, also z. B. bei der Abfüllung von Pharmazeutika. Typische Beispiel sind Reinräume in der Halbleitertechnologie oder der Medizin sowie der Pharmazie.

Eine wesentliche Neuerung der Apothekenbetriebsordnung 2005 ABO ist, dass die Herstellung steriler Arzneimittel – insbesondere Augentropfen oder parenteral zu verabreichender Arzneimittel im Labor unter Verwendung eines Laminar-Flows oder eines Isolators nach dem Stand der Wissenschaften und Technik erfolgen muss, sofern nicht die Herstellung in einem eigenen Sterilraum erfolgt.

Siehe auch

Literatur

  • Joseph H. Spurk, Nuri Aksel: Strömungslehre. Eine Einführung in die Theorie der Strömungen. 6. Auflage. Springer, Berlin 2005, ISBN 3540262938. 

Wikimedia Foundation.

Игры ⚽ Поможем решить контрольную работу

Schlagen Sie auch in anderen Wörterbüchern nach:

  • laminar — verbo transitivo 1. Convertir (una persona o una cosa) [un metal] en láminas o barras: En la nueva sección de los altos hornos inaugurarán un tren capaz de laminar muchas toneladas diarias de acero. 2. Cubrir (una persona …   Diccionario Salamanca de la Lengua Española

  • laminar — LAMINÁR, Ă, laminari, e, adj. Care este alcătuit din lamele sau straturi paralele. ♢ Curgere laminară = curgere a unui fluid care are loc prin deplasarea pe traiectorii paralele a straturilor componente. – Din fr. laminaire. Trimis de… …   Dicționar Român

  • laminar — Se conjuga como: amar Infinitivo: Gerundio: Participio: laminar laminando laminado     Indicativo   presente imperfecto pretérito futuro condicional yo tú él, ella, Ud. nosotros vosotros ellos, ellas, Uds. lamino laminas lamina laminamos lamináis …   Wordreference Spanish Conjugations Dictionary

  • Laminar — Lam i*nar, Laminal Lam i*nal, a. [Cf. F. laminaire. See {Lamina}] In, or consisting of, thin plates or layers; having the form of a thin plate or lamina. [1913 Webster] …   The Collaborative International Dictionary of English

  • laminar — v. tr. 1. Reduzir (os metais) a lâminas, por meio de laminador. 2. Reduzir uniformemente a espessura de. 3. Revestir (um cartão, uma folha, uma gravura, etc.) de material transparente para proteger. • adj. 2 g. 4. Lamelar; lameliforme.… …   Dicionário da Língua Portuguesa

  • laminar — ► ADJECTIVE 1) consisting of laminae. 2) Physics (of fluid flow) taking place along unchanging lines, without turbulence …   English terms dictionary

  • laminar — [lam′inəllam′i nər] adj. composed of, arranged in, or like laminae: also laminal [lam′inəl] …   English World dictionary

  • laminar — {{#}}{{LM L23324}}{{〓}} {{ConjL23324}}{{\}}CONJUGACIÓN{{/}}{{SynL23903}} {{[}}laminar{{]}} ‹la·mi·nar› {{《}}▍ adj.inv.{{》}} {{<}}1{{>}} Con forma de lámina: • La figurilla tiene un recubrimiento laminar de oro.{{○}} {{<}}2{{>}} {{♂}}Referido a la …   Diccionario de uso del español actual con sinónimos y antónimos

  • laminar — ► adjetivo 1 Que tiene forma de lámina: ■ recubrimiento laminar. 2 Se aplica a la estructura de un cuerpo cuando sus láminas u hojas están sobrepuestas y colocadas en paralelo: ■ algunos minerales tienen estructura laminar. SINÓNIMO laminoso ►… …   Enciclopedia Universal

  • laminar — adjective /ˈlæmɪnə/ a) of fluid motion, smooth and regular, flowing as though in different layers , 1992: The laminar bands of color to the west bleeding out under the hammered clouds. A sudden violetcolored hooding of the earth. Cormac McCarthy …   Wiktionary

Share the article and excerpts

Direct link
Do a right-click on the link above
and select “Copy Link”