Kanalströmning

Kanalströmning innebär analys och beräkningar av hur fluider (främst vatten) rör sig i kanaler, öppna diken och naturliga vattendrag. Till skillnad från rörströmningen, så kännetecknas kanalströmningen av en fri vattenyta, där det alltid råder atmosfärstryck. Det hydrostatiska trycket är alltså per definition noll vid den fria vattenytan, vilket underlättar analysen. Å andra sidan innebär den fria vattenytan att den våta tvärsnittsarean varierar med flödet, vilket innebär att kanalströmningsproblemen blir mer komplexa.

Korsande bevattningskanaler

Då kanalströmning ofta har många komplexa strömningsförluster jämfört med rörströmning, används ofta förenklade flödesekvationer i problemlösningen. Ofta kan Mannings formel användas, men den är bara tillämplig i en bestämmande sektion. Annars kan stegmetoden eller den direkta stegmetoden användas, så länge man befinner sig inom samma strömningstillstånd. Vid en övergång mellan olika strömningstillstånd, måste dock rörelsemängdekvationen tillämpas.

Det finns flera olika metoder framtagna, för att kunna mäta det aktuella flödet i fält, till exempel olika typer av överfallsvärn.

Strömningstillstånd

Till skillnad från rörströmningen, så kan man inom kanalströmningen lugnt utgå ifrån att all strömning i praktiken är turbulent under hydrauliskt råa betingelser. Här gäller det istället att bestämma huruvida strömningen är superkritisk, kritisk eller subkritisk, vilket görs med hjälp av Froudes tal. Strömningstillståndet avgör hur eventuella störningar sprids i vattensystemet (se tabell).

Översikt över de olika strömningstillstånden inom kanalströmningen

Strömningstillstånd	Froudes tal	Störningskälla och spridningsriktning	Vattendjup	Fall	Hastighet	Flöde
Subkritisk strömning	Fr < 1	Nerströms, sprids uppåt	y > yk	I < Ik	v < vk	q < qk
Kritisk strömning	Fr = 1	Stillastående våg	y = yk	I = Ik	v = vk	q = qk
Superkritisk strömning	Fr > 1	Uppströms, sprids neråt	y < yk	I < Ik	v > vk	q > qk

Då den specifika energin når sin lägsta punkt vid kritisk strömning, är inte energiekvationen tillämplig i denna övergångszon. Istället får rörelsemängdekvationen tillämpas när strömningen övergår från subkritisk till superkritisk eller vice versa.

Se även

• Superkritisk strömning
• Kritisk strömning
• Subkritisk strömning

Externa länkar

• Wikimedia Commons har media som rör Kanalströmning.
  Bilder & media