Was ist ein Open-Channel-Flow?

Die Strömung im offenen Kanal ist ein Zustand, bei dem Flüssigkeit, die durch eine Leitung fließt, eine freie Oberfläche hat, auf der der einzige Druck die Schwerkraft ist. Im Wesentlichen ist die Strömung nur teilweise von Grenzen umgeben. Ein weiteres Merkmal dieser Art von Strömung besteht darin, dass sie aufgrund der Exposition gegenüber der freien Luft häufig Änderungen der äußeren Umgebung unterliegt. Es wird auch als freie Schwerkraftströmung bezeichnet. Der Begriff wird im Bereich der Hydraulik verwendet.

In vielen Fällen verläuft die Strömung im offenen Kanal durch eine Leitung, ohne dass sie physikalisch behindert wird. Dazu können natürliche Gewässer wie Flüsse und Bäche gehören. Der Begriff kann auch für Rohre gelten, die nur teilweise mit Wasser gefüllt sind, da ein Teil der Strömung eine freie Oberfläche hat.

Es gibt mehrere verschiedene Arten von Strömungen im offenen Kanal, von denen jede ein entsprechendes Gegenteil hat. Zum Beispiel gibt es eine stetige Strömung, die durch keine Tiefenänderungen gekennzeichnet ist, und eine instationäre Strömung, die ein Zustand ist, bei dem sich die Tiefe entsprechend den Schwankungen in der Umgebung ändert. Andere Typen umfassen gleichförmige und ungleichmäßige Strömungen, von denen erstere eine konstante Strömungstiefe ist, die für einen bestimmten Abschnitt eines Kanals gemessen wird, und letztere eine größere Tiefenvarianz über die gleiche Entfernung zeigt. Es gibt auch allmählich variierende Strömungen, bei denen sich die Tiefe über eine lange Kanallänge langsam ändert, und schnell variierende Strömungen, bei denen Änderungen innerhalb einer kürzeren Entfernung erfolgen.

Die Lage der offenen Kanalströmung kann ebenfalls unterschiedlich sein. Oberflächenströmung ist jede Bewegung von Flüssigkeit durch Leitungen über dem Boden. Grundströmung ist eine Flüssigkeit, die sich unter der Erdoberfläche bewegt.
Abwasser und Wasser sind die beiden am häufigsten vorkommenden Flüssigkeiten in der offenen Kanalströmung. In vielen Fällen wird Wasser in offenen Kanälen zu Pflanzen geleitet, wo es gereinigt oder entsorgt werden kann. Es ist auch üblich, diese Art von Strömung zu verwenden, um Pflanzen oder Vieh mit Wasser zu versorgen.

Das Gegenteil der offenen Kanalströmung ist die Rohrströmung. Dies ist ein Zustand, bei dem die Strömung vollständig eingeschlossen ist. Es wird normalerweise in einem vollständig gefüllten Rohr gefunden.
Es ist üblich, dass Ingenieure den Wasserdurchfluss durch verschiedene Leitungen messen, um die Effizienz des Systems, die verarbeitete Wassermenge und die Planung der Wartung zu beurteilen. Im Gegensatz zu Rohrströmungen ist es nicht möglich, die Strömung in offenen Kanälen durch Messen des Drucks zu messen. Aus diesem Grund wird es oft mit speziellen Radar- oder Ultraschallgeräten gemessen.