Gleichmäßige, laminare Strömung zwischen parallelen Platten

Die stetige, laminare Strömung zwischen zwei parallelen Platten beschreibt die Bewegung des Fluids in einem engen, begrenzten Kanal, der häufig zur Modellierung einfacher Fluidsysteme verwendet wird.

Für die Strömung zwischen zwei festen Platten vereinfachen sich die Navier-Stokes-Gleichungen, da die Geschwindigkeit nur senkrecht zu den Platten variiert, ohne dass eine Beschleunigung entlang der Strömungsrichtung erfolgt.

Dies führt zu einem parabolischen Geschwindigkeitsprofil, bei dem sich die Flüssigkeit in der Mitte am schnellsten bewegt und an den Platten aufgrund von Reibung auf Null abbremst, was als rutschfeste Bedingung bezeichnet wird.

Die Durchflussrate zwischen den Platten hängt vom Druckgradienten, der Viskosität des Fluids und der Plattentrennung ab; eine Vergrößerung des Spalts oder eine Erhöhung des Druckgradienten erhöht die Strömung.

Die mittlere Strömungsgeschwindigkeit hängt auch mit dem Druckabfall zusammen, wobei die Spitzengeschwindigkeit in der Mitte des Kanals das 1,5-fache der mittleren Geschwindigkeit beträgt.

Diese Analyse bleibt nur für niedrige Reynoldszahlen gültig, was auf laminare Bedingungen hinweist, und schlägt bei turbulenten Strömungen mit hoher Reynoldszahl fehl.

Anwendungen dieser Analyse sind Bewässerungskanäle, Grundwasserströmungs- und Sedimentationsbecken in Wasseraufbereitungsanlagen, in denen laminare Bedingungen herrschen.