Kanalströmung

Unter der Kanalströmung versteht man die Strömung zwischen zwei unendlich ausgedehnten ebenen Platten im Abstand L. Die Reynoldszahl Re wird üblicherweise bei der Kanalströmung mit dem Plattenabstand L gebildet (mit der Kanalmittengeschwindigkeit U_cl und der kinematischen Viskosität ν):

Re = U_clL / ν.

Im laminaren Fall (Re < 2300) bildet sich ein parabelförmiges Profil aus. Für höhere Re geht die Strömung in die turbulente Kanalströmung über, wobei das mittlere Strömungsprofil kastenförmiger wird. Der Strömungswiderstand nimmt dann gegenüber dem laminaren Fall zu, da die hinzutretenden turbulenten Schubspannungen für größeren Impulstransport in lateraler Richtung (im folgenden y − Richtung) sorgen.

Die Wandschubspannung $\frac{\partial U(y)}{\partial y}$ gibt die Kraft an mit der die Platten gehalten werden müssen. Üblicherweise bezieht man alle Größen in der Nähe der Wand (rms-Werte, Wandabstände) auf die Wandschubspannungsgeschwindigkeit $u_{\tau} = \sqrt{ \nu \frac{\partial U(y)}{\partial y}}$. Diese Einheitensystem wird als +-Einheiten (sprich Pluseinheiten) bezeichnet. Bei der voll ausgebildeten turbulenten Kanalströmung findet zum Beispiel die maximale Turbulenzproduktion bei y ⁺ = 12 statt. Möchte man das Strömungsprofil in einem Kanal berechnen so kann man das universelle Wandgesetz für die voll ausgebildete turbulente Kanalströmung benutzen, um zum Beispiel die Wandreibung zu berechnen.