הדמיית זרימה

הדמיית זרימה (באנגלית: Flow visualization) בדינמיקת נוזלים, היא שיטה שמטרתה להפוך דפוסי זרימה (סביב גופים) לנראים, ובכך לדלות מידע איכותי או כמותי אודותם.

סקירה
ניתן להבין את הדמיית הזרימה ברמות שונות. ברוב הזורמים השקופים (אוויר, מים וכדומה) לא ניתן יהיה לראות את דפוסי הזרימה סביב גופים מבלי להשתמש בשיטות או אמצעים מתאימים. 
ברמה התאורטית, ידועים לנו המשוואות השלטות בתנועת הנוזלים (משוואות נאוויה-סטוקס), אך הן משוואות דיפרנציאליות חלקיות ולא ליניאריות, ובשל סיבוכן הרב מעט פתרונות שימושיים להן. ניתן אמנם לפותרם  באמצעות מחשבים מודרניים ולקבל בסופו של דבר תוצאה מספרית, אולם תוצאות אלו עשויות להיות מרוחקות מהטבע, וחובה לאמתן בניסויים. 
היבט נוסף של משוואות אלו הוא הצלחה בחיזוי תבניות זרימה של נוזלים ברמות שונות. תבניות כגון אלו מוכרות לכולנו: מערבולות בעת ריקון אמבטיה, טורנדו, טבעות עשן, ענני עשן בצורת פטריה (לרב מתגובה לפיצוץ), חוטים ה"שורקים" ברוח חזקה וקריסות גשרים.

שיטות הדמיה
בניסויים מתחום מכניקת הזורמים ניתן לדמות זרימה בשלוש דרכים:  
 הדמיית משטח זרם: חושפת רצף של קווי זרימה בקצוות הגוף. שמן צבוע המוכנס לדופן מנהרת רוח, מספק דוגמה טובה לכך. השמן מגיב למאמץ גזירה הפועל על המשטח ויוצר תבנית זרימה. 
 מעקב אחר מסלול הזרימה (של חלקיק): ניתן להוסיף לנוזל חלקיקים כמו עשן כדי לעקוב אחר תנועתו, ובנוסף להאיר חלקיקים אלו באמצעות יריעת לייזר, על מנת לאפיין את תבנית הזרימה. בדרך זו ניתן גם למדוד את מהירות הזרימה של החלקיקים (לדוגמה, באמצעות שחזור שדה מהירות מתמונות חלקיקים עוקבי זרימה) ונקודות חיכוך בתווך. 
 שיטות אופטיות: בחלק מהזרימות ניתן לאפיין את דפוס הזרימה על פי שינויים במקדם השבירה. לדוגמה, שיטות כגון: שדוגרפיה, אינטרפרומטריה, ושיטת תצלום שלירן. בצורה דומה, ניתן להוסיף גוונים (לרוב נוזליים) לזורם כדי למדוד ריכוזים וצפיפויות חומרים.

יישומים
בדינמיקת נוזלים חישובית, פתרון מספרי למשוואות המרכזיות עשוי לספק את כל תכונות המרחב והזמן של החומר. כמות עצומה של מידע מעין זה צריכה לקבל מימוש מעשי ולכל הפחות חזותי. לכן הדמיית זרימה חשובה בפן החישובי באותה מידה כמו הפן הניסויי בדינמיקה נוזלית.

הפניות






ראו גם
 סוגי זרימה
 מכניקת זורמים
 דינמיקת נוזלים

קישורים חיצוניים

Flow visualization techniques.
Flow visualization algorithms.
Educational Particle Image Velocimetry (e-PIV) - resources and demonstrations

קטגוריה:אווירודינמיקה
קטגוריה:הידרודינמיקה