Strömungswiderstand
Definition
Der Strömungswiderstand ist eine Kraft, die der relativen Bewegung eines Objekts in einem Fluid (Flüssigkeit oder Gas) entgegenwirkt.
Hintergrund
Der Strömungswiderstand kann in einen Druckwiderstand und einen Schubspannungswiderstand aufgeteilt werden. Das Verhältnis beider Kräfte ist von der Form des umströmten Körpers und der Anströmrichtung abhängig.
Der Druckwiderstand, auch Formwiderstand genannt, ist proportional der senkrecht zur Strömungsrichtung stehenden Querschnittsfläche des umströmten Körpers. Der Schubspannungswiderstand (Reibungswiderstand) bildet sich aus den Scherkräften, die durch das Anhaften des Fluids an den Oberflächen des Körpers entstehen.
Berechnung
Die Strömungswiderstandskraft FW ist abhängig von der Anströmgeschwindigkeit v, der Dichte ρ und Viskosität η des Fluids sowie der geometrischen Abmessung L des umströmten Körpers. Es gilt:
- FW = f(v, ρ, η, L)
Bei einem kugelförmigen Körper in einer laminaren Strömung ist FW = 6π v ρ η. Der Strömungswiderstand in turbulenten Strömungen lässt sich nur experimentell oder per Simulation ermitteln.
Medizinische Bedeutung
Der Strömungswiderstand ist ein wichtiger Kennwert bei der Blutzirkulation und der Atmung. Der Strömungswiderstand im Körperkreislauf ist der totale periphere Widerstand. Der Strömungswiderstand in den Atemwegen wird Resistance genannt.