Laminare Strömung

LAMINARB Laminare Stroemung.PNG Die laminare Strömung (von lat. lamina - die Platte) ist die Bewegung von Flüssigkeiten und Gasen, bei der keine Turbulenzen (Verwirbelungen/Querströmungen) auftreten. Das Fluid strömt in Schichten, die sich nicht vermischen.

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}} =  \over {\nu}} = \frac{w \cdot l \cdot \rho}{\mu}

wobei $w$ der Betrag einer charakteristischen Strömungsgeschwindigkeit, $l$ eine charakteristische Länge sowie $\nu$ die kinematische Viskosität bzw. $\mu$ die dynamische Viskosität und $\rho$ die Dichte des strömenden Fluids ist.

laminar.png

Ab einem kritischen Wert Re_krit wird die laminare Strömung instabil gegenüber kleinen Störungen (Strömungsinstabilität). Dieser Wert liegt beispielsweise bei der Rohrströmung bei 2300 ( $v$ = mittlere Strömungsgeschwindigkeit, $l$ = Rohrleitungsdurchmesser). Bei überströmten Platten liegt er mit $\mathrm{Re_x} = \over {\nu}} \approx 10^5$ . Dabei ist $x$ der Abstand von der Vorderkante der Platte.

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 des Menschen auf, sind bei technischen Anwendungen aber eher die Ausnahme, wobei man sich bereits auch bei der Mikroverfahrenstechnik dieses Phänomen zu Nutze macht.

Laminar Flow

Unter Laminar Flow wird eine (meist vertikal) gerichtete, keim- und wirbelfreie Luftströmung verstanden. Laminar Flow wird mittels spezieller Anlagen erzeugt, die über Ventilatoren, Filter und Luftverteiler 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. Laminar Flow findet überall dort Anwendung, wo das erhöhte Risiko von Partikelbildungen (z.B. durch Reibung sich bewegender Teile) kompensiert werden muss, also z.B. bei der Abfüllung von Pharmazeutika.

Weblinks

Abbildung laminare und turbulente Strömungen

Siehe auch

turbulente Strömung

Strömungslehre

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Laminar Flow

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Siehe auch