El Banco de flujo laminar es una versión mejorada del aparato clásico de Hele-Shaw con la adición de sumideros y fuentes.
Consta de dos hojas de vidrio laminado con una pequeña separación entre ellas, dispuestas horizontalmente sobre una base moldeada en fibra de vidrio.
La base, que está apoyada sobre un bastidor metálico de suelo, incorpora un tanque de entrada y un tanque de descarga. Tres patas ajustables permiten nivelar rápidamente el banco de flujo.
Ocho tomas en miniatura, que pueden usarse como sumideros o fuentes, están dispuestas alrededor de la línea central de la hoja de vidrio inferior en configuración cruciforme. Existe también un doblete (un sumidero y una fuente situados muy cerca el uno del otro) en el centro del patrón. Un sistema de tubos, válvulas y colectores permite el uso de cualquier combinación de sumideros y fuentes.
Una fila de válvulas de control montadas por encima del banco de flujo permite ajustar el flujo a través de cada fuente individual.
Otra fila de válvulas de control ajusta el caudal a través de cada sumidero individual. Entre las hojas de vidrio, en el borde de entrada, existe una fila de agujas hipodérmicas conectadas a un colector. Para visualizar el flujo de agua entre las hojas de vidrio, se inyecta tinte a través de las agujas, que están espaciadas homogéneamente. La posición de cada línea de flujo es indicada claramente por el tinte, que fluye desde un depósito equipado con una válvula de control de caudal. En la cara inferior de la hoja de vidrio inferior está impresa una gratícula negra sobre fondo blanco para ayudar a la visualización de las líneas de flujo.
Los patrones creados por el flujo potencial pueden ser registrados trazándolos sobre la hoja de vidrio superior, o mediante fotografía si se requiere.
Un difusor situado en el tanque de entrada y una placa de represa ajustable situada en el tanque de descarga ayudan a producir un flujo de agua uniforme. Están incorporadas válvulas en la base de estos tanques para facilitar el drenaje. El caudal de agua está controlado por una válvula de control del caudal de entrada. Una válvula de desvío permite aliviar cualquier exceso de presión del suministro de agua de red.
La hoja de vidrio superior puede ser levantada por la parte frontal y sujetada en esta posición para colocar modelos en la sección de trabajo. Se suministra un juego de modelos para estudios de flujo básico.
Estos modelos están fabricados de lámina de plástico y quedan sujetos en la posición requerida al bajarse la hoja de vidrio superior. Pueden fabricarse modelos alternativos en cualquier material conveniente para investigar los patrones de flujo asociados.
Se crea un flujo laminar bidimensional entre las dos hojas de vidrio debido a la combinación de la baja velocidad del fluido y el reducido espacio entre las dos hojas. El flujo resultante está libre de turbulencias y ofrece una buena aproximación del comportamiento de un fluido ideal. Puesto que el flujo es similar a flujo potencial, el banco puede utilizarse para modelar cualquier sistema físico que cumpla la Ecuación de Laplace. Por ejemplo, puede simularse un flujo de calor bidimensional constante a través de conductores de diferentes secciones. En este caso, el flujo de agua representa el flujo de calor, y el potencial de presión del fluido representa la diferencia de temperatura del fluido en el sistema.
De forma similar, los sumideros y las fuentes pueden utilizarse en combinación con el flujo de agua entre las hojas de vidrio para simular una variedad de situaciones de flujo. Por ejemplo, pueden representarse los patrones de flujo en la proximidad de pozos que abstraen agua de recursos subterráneos (acuíferos), usando una o más de las tomas como sumideros. Puede representarse el efecto de la recarga del suministro subterráneo usando una o más de las tomas como fuentes.
El Banco de flujo laminar de Armfield ha sido diseñado para simular un flujo ideal de fluido, y para ofrecer una visualización clara de los patrones de flujo creados usando agua como fluido de trabajo. Esto permite realizar una investigación completa de los principios del flujo potencial, y permite el modelado de los sistemas físicos apropiados.