การไหลของอากาศหรือการไหลเวียนของอากาศคือการเคลื่อนที่ของอากาศ อากาศมีพฤติกรรมเหมือนของเหลวซึ่งหมายความว่าอนุภาคจะไหลจากบริเวณที่มีความดันสูงกว่าไปยังบริเวณที่มีความดันต่ำกว่าความดันอากาศในบรรยากาศมีความสัมพันธ์โดยตรงกับ ระดับ ความสูงอุณหภูมิและองค์ประกอบ^{[ 1 ]}

ในทางวิศวกรรมการไหลของอากาศคือการวัดปริมาณอากาศต่อหน่วยเวลาที่ไหลผ่านอุปกรณ์ใดอุปกรณ์หนึ่ง สามารถอธิบายได้ในรูปของอัตราการไหลเชิงปริมาตร (ปริมาตรของอากาศต่อหน่วยเวลา) หรืออัตราการไหลเชิงมวล (มวลของอากาศต่อหน่วยเวลา) สิ่งที่เชื่อมโยงการอธิบายทั้งสองรูปแบบเข้าด้วยกันคือความหนาแน่นของอากาศ ซึ่งเป็นฟังก์ชันของความดันและอุณหภูมิตามกฎของก๊าซในอุดมคติ การไหลของอากาศสามารถเกิดขึ้นได้จากการกระตุ้นด้วยกลไก (เช่น การใช้งานพัดลมไฟฟ้าหรือพัดลมมือ) หรือสามารถเกิดขึ้นได้เองโดยธรรมชาติ โดยเป็นฟังก์ชันของความแตกต่างของความดันที่มีอยู่ในสิ่งแวดล้อม

เช่นเดียวกับของเหลวอื่นๆ อากาศอาจแสดงรูปแบบการไหลทั้งแบบราบเรียบและแบบปั่นป่วนการไหลแบบราบเรียบเกิดขึ้นเมื่ออากาศสามารถไหลได้อย่างราบรื่น และแสดงโปรไฟล์ความเร็วเป็นรูปพาราโบลาการไหลแบบปั่นป่วนเกิดขึ้นเมื่อมีความไม่สม่ำเสมอ (เช่น การหยุดชะงักในพื้นผิวที่ของเหลวกำลังไหลผ่าน) ซึ่งเปลี่ยนแปลงทิศทางการเคลื่อนที่ การไหลแบบปั่นป่วนแสดงโปรไฟล์ความเร็วแบบราบเรียบ^{[ 2 ]}โปรไฟล์ความเร็วของการเคลื่อนที่ของของเหลวอธิบายการกระจายเชิงพื้นที่ของเวกเตอร์ความเร็วทันทีในส่วนตัดขวางที่กำหนด ขนาดและรูปร่างของการกำหนดค่าทางเรขาคณิตที่ของเหลวกำลังเคลื่อนที่ผ่าน คุณสมบัติของของเหลว (เช่น ความหนืด) การรบกวนทางกายภาพต่อการไหล และส่วนประกอบทางวิศวกรรม (เช่น ปั๊ม) ที่เพิ่มพลังงานให้กับการไหล เป็นปัจจัยที่กำหนดว่าโปรไฟล์ความเร็วจะมีลักษณะอย่างไร โดยทั่วไป ในการไหลแบบปิด เวกเตอร์ความเร็วทันทีจะมีขนาดใหญ่กว่าในส่วนกลางของโปรไฟล์เนื่องจากผลของแรงเสียดทานจากวัสดุของผนังท่อ ท่อลม หรือช่องทางบนชั้นของของเหลวที่อยู่ใกล้เคียง ในการไหลของบรรยากาศชั้นโทรโพสเฟียร์ ความเร็วจะเพิ่มขึ้นตามระดับความสูงจากพื้นดินเนื่องจากแรงเสียดทานจากสิ่งกีดขวาง เช่น ต้นไม้และเนินเขา ซึ่งทำให้การไหลของอากาศช้าลงใกล้พื้นผิว ระดับของแรงเสียดทานนี้วัดได้ด้วยพารามิเตอร์ที่เรียกว่า "ความยาวความหยาบ" เส้นกระแสเชื่อมต่อความเร็วและสัมผัสกับทิศทางทันทีของเวกเตอร์ความเร็วหลายตัว เส้นกระแสอาจโค้งงอและไม่จำเป็นต้องเป็นไปตามรูปทรงของภาชนะเสมอไป นอกจากนี้ เส้นกระแสจะเกิดขึ้นเฉพาะในการไหลที่คงที่ กล่าวคือ การไหลที่เวกเตอร์ความเร็วไม่เปลี่ยนแปลงตามเวลา ในการไหลแบบราบเรียบ อนุภาคทั้งหมดของของเหลวจะเคลื่อนที่ในแนวเส้นขนาน ทำให้เกิดเส้นกระแสขนาน ในการไหลแบบปั่นป่วน อนุภาคจะเคลื่อนที่ในทิศทางสุ่มและวุ่นวาย ทำให้เกิดเส้นกระแสโค้งงอ เป็นเกลียว และมักตัดกัน

เลขเรย์โนลด์ ( Reynolds number ) ซึ่งเป็นอัตราส่วนที่บ่งบอกถึงความสัมพันธ์ระหว่างแรงหนืดและแรงเฉื่อยในของไหล สามารถใช้ในการทำนายการเปลี่ยนจากกระแสไหลแบบราบเรียบไปเป็นกระแสไหลแบบปั่นป่วนได้ กระแสไหลแบบราบเรียบเกิดขึ้นที่เลขเรย์โนลด์ต่ำ ซึ่งแรงหนืดมีอิทธิพลเหนือกว่า และกระแสไหลแบบปั่นป่วนเกิดขึ้นที่เลขเรย์โนลด์สูง ซึ่งแรงเฉื่อยมีอิทธิพลเหนือกว่า ช่วงของเลขเรย์โนลด์ที่กำหนดประเภทของกระแสไหลแต่ละแบบนั้นขึ้นอยู่กับว่าอากาศเคลื่อนที่ผ่านท่อ ท่อกว้าง ช่องเปิด หรือรอบปีกเครื่องบิน เลขเรย์โนลด์ยังสามารถบ่งบอกลักษณะของวัตถุ (เช่น อนุภาคที่อยู่ภายใต้ผลของการตกเนื่องจากแรงโน้มถ่วง) ที่เคลื่อนที่ผ่านของไหลได้อีกด้วย ตัวเลขนี้และแนวคิดที่เกี่ยวข้องสามารถนำไปใช้ในการศึกษาการไหลในระบบทุกขนาดได้ กระแสไหลแบบเปลี่ยนผ่านเป็นการผสมผสานระหว่างความปั่นป่วนที่ศูนย์กลางของโปรไฟล์ความเร็วและกระแสไหลแบบราบเรียบใกล้ขอบ กระแสไหลทั้งสามแบบนี้มีกลไกการสูญเสียพลังงานจากแรงเสียดทานที่แตกต่างกัน ซึ่งทำให้เกิดพฤติกรรมที่แตกต่างกัน ด้วยเหตุนี้ จึงมีการใช้สมการที่แตกต่างกันในการทำนายและวัดปริมาณพฤติกรรมของการไหลแต่ละประเภท

ความเร็วที่ของเหลวไหลผ่านวัตถุจะแปรผันตามระยะห่างจากพื้นผิวของวัตถุ บริเวณรอบๆ วัตถุที่ความเร็วของอากาศเข้าใกล้ศูนย์เรียกว่าชั้นขอบเขต^{[ 3 ]}ในบริเวณนี้แรงเสียดทานบนพื้นผิวจะมีผลต่อการไหลมากที่สุด ความไม่สม่ำเสมอของพื้นผิวอาจส่งผลต่อความหนาของชั้นขอบเขต และด้วยเหตุนี้จึงทำให้การไหลหยุดชะงัก^{[ 2 ]}

หน่วยทั่วไปที่ใช้ในการแสดงการไหลของอากาศ ได้แก่: ^{[ 4 ]}

• ม. ^³ /นาที ( ลูกบาศก์เมตรต่อนาที )
• ม. ^³ /ชม. ( ลูกบาศก์เมตรต่อชั่วโมง )
• ^{ลูกบาศก์}ฟุต ต่อชั่วโมง ( ft³ /h )
• ลูกบาศก์^ฟุตต่อนาที ( ลูกบาศก์ฟุตต่อนาที หรือ CFM)
• ลิตรต่อวินาที (l/s )

• กิโลกรัม/วินาที ( กิโลกรัมต่อวินาที )

การไหลเวียนของอากาศยังสามารถอธิบายได้ในแง่ของการเปลี่ยนอากาศต่อชั่วโมง (ACH) ซึ่งบ่งชี้ถึงการแทนที่ปริมาตรอากาศทั้งหมดที่เติมเต็มพื้นที่นั้นๆ หน่วยนี้มักใช้ในสาขาวิทยาศาสตร์การก่อสร้าง โดยค่า ACH ที่สูงขึ้นจะสอดคล้องกับโครงสร้างที่รั่วซึมมากขึ้น ซึ่งเป็นลักษณะทั่วไปของอาคารเก่าที่ปิดผนึกไม่แน่นหนา

อุปกรณ์ที่ใช้วัดการไหลของอากาศเรียกว่าเครื่องวัดการไหลของอากาศ (airflow meter ) นอกจากนี้ยังใช้ เครื่องวัดความเร็วลม (anemometer) เพื่อวัดความเร็วลมและการไหลของอากาศภายในอาคารด้วย

เครื่องวัดความเร็วลมมีหลายประเภท ได้แก่ เครื่องวัดความเร็วลมแบบหัววัดตรง ซึ่งออกแบบมาเพื่อวัดความเร็วลม ความดันแตกต่าง อุณหภูมิ และความชื้นเครื่องวัด ความเร็วลมแบบใบพัดหมุน ซึ่งใช้สำหรับวัดความเร็วลมและปริมาตรการไหล และเครื่องวัดความเร็วลมแบบทรงกลมร้อน

เครื่องวัดความเร็วลมอาจใช้คลื่นอัลตราซาวนด์หรือลวดต้านทานเพื่อวัดการถ่ายโอนพลังงานระหว่างอุปกรณ์วัดและอนุภาคที่ผ่านไป ตัวอย่างเช่น เครื่องวัดความเร็วลมแบบลวดร้อนจะบันทึกการลดลงของอุณหภูมิของลวด ซึ่งสามารถแปลเป็นความเร็วการไหลของอากาศได้โดยการวิเคราะห์อัตราการเปลี่ยนแปลง การระบายความร้อนแบบพาความร้อนเป็นฟังก์ชันของอัตราการไหลของอากาศ และความต้านทานไฟฟ้าของโลหะส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของโลหะ ซึ่งได้รับผลกระทบจากการระบายความร้อนแบบพาความร้อน^{[ 5 ]}วิศวกรได้ใช้ประโยชน์จากปรากฏการณ์ทางกายภาพเหล่านี้ในการออกแบบและการใช้เครื่องวัดความเร็วลมแบบลวดร้อน เครื่องมือบางอย่างสามารถคำนวณการไหลของอากาศ อุณหภูมิกระเปาะเปียก จุดน้ำค้าง และความปั่นป่วนได้

การไหลของอากาศสามารถจำลองได้โดยใช้ แบบจำลอง พลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ (CFD) หรือสังเกตได้จากการทดลองผ่านการทำงานของอุโมงค์ลมซึ่งอาจใช้ในการทำนายรูปแบบการไหลของอากาศรอบรถยนต์ เครื่องบิน และเรือ รวมถึงการแทรกซึมของอากาศผ่านเปลือกอาคาร เนื่องจากแบบจำลอง CFD "ยังติดตามการไหลของของแข็งผ่านระบบ" [ ^{6 ] จึง}สามารถใช้ในการวิเคราะห์ความเข้มข้นของมลพิษในสภาพแวดล้อมภายในและภายนอกอาคารได้ อนุภาคที่เกิดขึ้นภายในอาคารโดยทั่วไปมาจากการปรุงอาหารด้วยน้ำมันและกิจกรรมการเผาไหม้ เช่น การเผาเทียนหรือฟืน ในสภาพแวดล้อมภายนอกอาคาร อนุภาคมาจากแหล่งโดยตรง เช่น การปล่อยไอเสียจากท่อไอเสียของยานยนต์เครื่องยนต์สันดาปภายใน (ICEV) จากการเผาไหม้เชื้อเพลิง (ผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม) ลม และดิน และโดยอ้อมจากการออกซิเดชันในบรรยากาศของสารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย (VOCs) ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2) และการปล่อยไนโตรเจนออกไซด์ (NOx)

อุปกรณ์ประเภทหนึ่งที่ควบคุมการไหลของอากาศในท่อเรียกว่าแดมเปอร์แดมเปอร์สามารถใช้เพื่อเพิ่ม ลด หรือหยุดการไหลของอากาศได้อย่างสมบูรณ์ อุปกรณ์ที่ซับซ้อนกว่าซึ่งไม่เพียงแต่ควบคุมการไหลของอากาศเท่านั้น แต่ยังมีความสามารถในการสร้างและปรับสภาพการไหลของอากาศได้อีกด้วย คือ แอร์แฮนด์เลอร์พัดลมยังสร้างการไหลโดย "การสร้างการไหลของอากาศที่มีปริมาตรสูงและความดันต่ำ (แม้ว่าจะสูงกว่าความดันบรรยากาศ)" ความแตกต่างของความดันที่เกิดจากพัดลมนี้เองที่ทำให้เกิดการไหลของอากาศ ทิศทางการไหลของอากาศถูกกำหนดโดยทิศทางของความแตกต่างของความดัน การเพิ่มขึ้นของความดันทั้งหมดหรือความดันสถิต และด้วยเหตุนี้ อัตราการไหลของอากาศ จึงถูกกำหนดโดยความเร็วของพัดลมเป็นหลัก ซึ่งวัดเป็นรอบต่อนาที (RPM) [ ^{7 ] ใน}การควบคุมระบบ HVAC เพื่อปรับอัตราการไหลของอากาศ โดยทั่วไปจะเปลี่ยนความเร็วของพัดลม ซึ่งมักจะมีการตั้งค่า 3 ประเภท ได้แก่ ต่ำ ปานกลาง และสูง

การวัดการไหลของอากาศเป็นสิ่งจำเป็นในการใช้งานหลายอย่าง เช่นการระบายอากาศ (เพื่อกำหนดปริมาณอากาศที่ถูกแทนที่) การลำเลียงด้วยลม (เพื่อควบคุมความเร็วลมและเฟสการขนส่ง) ^{[ 8 ]}และเครื่องยนต์ (เพื่อควบคุมอัตราส่วนอากาศต่อเชื้อเพลิง )

อากาศพลศาสตร์เป็นสาขาหนึ่งของพลศาสตร์ของไหล (ฟิสิกส์)ที่เกี่ยวข้องกับการวัด การจำลอง และการควบคุมการไหลของอากาศโดยเฉพาะ^{[ 3 ]}การจัดการการไหลของอากาศเป็นเรื่องที่เกี่ยวข้องกับหลายสาขา รวมถึงอุตุนิยมวิทยา การบินการแพทย์^{[ 9 ]}วิศวกรรมเครื่องกลวิศวกรรมโยธา วิศวกรรมสิ่งแวดล้อมและวิทยาศาสตร์การก่อสร้าง

ในวิทยาศาสตร์การก่อสร้าง การไหลเวียนของอากาศมักถูกกล่าวถึงในแง่ของความเหมาะสม เช่น ในการเปรียบเทียบการระบายอากาศและการซึมผ่าน การระบายอากาศหมายถึงการไหลเวียนของอากาศบริสุทธิ์จากภายนอกไปยังพื้นที่อื่น โดยทั่วไปคือพื้นที่ภายในอาคาร พร้อมกับการระบายอากาศเสียจากภายในอาคารออกสู่ภายนอกพร้อมกัน ซึ่งอาจทำได้โดยวิธีการทางกล (เช่น การใช้บานเกล็ดหรือแดมเปอร์สำหรับดูดอากาศเข้าและพัดลมเพื่อสร้างการไหลเวียนผ่านท่อ) หรือโดยวิธีการแบบพาสซีฟ (หรือที่เรียกว่าการระบายอากาศตามธรรมชาติ ) แม้ว่าการระบายอากาศตามธรรมชาติจะมีข้อดีทางเศรษฐกิจมากกว่าการระบายอากาศแบบกลไก เนื่องจากโดยทั่วไปแล้วใช้พลังงานในการทำงานน้อยกว่ามาก แต่ก็สามารถใช้ได้เฉพาะบางช่วงเวลาของวันและภายใต้สภาพภายนอกอาคารบางอย่างเท่านั้น หากมีความแตกต่างของอุณหภูมิมากระหว่างอากาศภายนอกและอากาศภายในอาคารที่ปรับอุณหภูมิแล้ว การใช้การระบายอากาศตามธรรมชาติอาจทำให้เกิดภาระความร้อนหรือความเย็นโดยไม่ตั้งใจในพื้นที่ และเพิ่มการใช้พลังงานของระบบปรับอากาศเพื่อรักษาอุณหภูมิที่สบายภายในช่วงที่กำหนดโดยอุณหภูมิที่ตั้งไว้สำหรับการทำความร้อนและความเย็น การระบายอากาศตามธรรมชาติยังมีข้อเสียคือความเป็นไปได้ขึ้นอยู่กับสภาพภายนอกอาคาร หากอากาศภายนอกอาคารปนเปื้อนอย่างมากด้วยความเข้มข้นของโอโซนระดับพื้นดินจากการปล่อยมลพิษที่เกี่ยวข้องกับการขนส่งหรืออนุภาคจากไฟป่า ตัวอย่างเช่น ผู้พักอาศัยในอาคารที่พักอาศัยและอาคารพาณิชย์อาจต้องปิดประตูและหน้าต่างเพื่อรักษาระดับคุณภาพสิ่งแวดล้อมภายในอาคาร (IEQ) ในทางตรงกันข้ามการรั่วไหลของอากาศมีลักษณะเป็นการไหลเข้าของอากาศที่ไม่สามารถควบคุมได้ผ่านโครงสร้างอาคารที่ปิดไม่สนิท ซึ่งมักจะเกิดขึ้นควบคู่กับการรั่วไหลของอากาศปรับอากาศจากภายในอาคารไปยังภายนอกโดยไม่ตั้งใจ^{[ 10 ]}

อาคารอาจระบายอากาศโดยใช้ระบบกลไก ระบบแบบพาสซีฟ หรือกลยุทธ์ต่างๆ หรือการผสมผสานระหว่างทั้งสองอย่าง^{[ 11 ]}

การระบายอากาศเชิงกลใช้พัดลมเพื่อเหนี่ยวนำให้เกิดการไหลของอากาศเข้าไปและผ่านอาคาร การกำหนดค่าและการประกอบท่อมีผลต่ออัตราการไหลของอากาศผ่านระบบ แดมเปอร์ วาล์ว ข้อต่อ และการเปลี่ยนแปลงทางเรขาคณิตหรือวัสดุอื่นๆ ภายในท่ออาจทำให้เกิดการสูญเสียแรงดันการไหล (พลังงาน) ^{[ 2 ]}

กลยุทธ์การระบายอากาศแบบพาสซีฟใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติโดยธรรมชาติของอากาศ โดยเฉพาะอย่างยิ่งแรงลอยตัวจากความร้อนและความแตกต่างของความดัน เพื่อระบายอากาศเสียออกจากภายในอาคาร ปรากฏการณ์ การไหลเวียนของอากาศขึ้นลง (Stack effect)เทียบเท่ากับการใช้ปล่องไฟหรือพื้นที่สูงที่คล้ายกันที่มีช่องเปิดใกล้ด้านบนเพื่อดึงอากาศเสียขึ้นและออกไปจากพื้นที่นั้นโดยธรรมชาติ เนื่องจากอากาศจะลอยขึ้นเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น (เนื่องจากปริมาตรเพิ่มขึ้นและความดันลดลง) การระบายอากาศแบบพาสซีฟที่ขับเคลื่อนด้วยลมอาศัยการออกแบบอาคาร ทิศทาง และการกระจายช่องเปิดเพื่อใช้ประโยชน์จากการเคลื่อนที่ของอากาศภายนอกการระบายอากาศแบบไขว้ (Cross-ventilation)ต้องใช้ช่องเปิดที่วางตำแหน่งอย่างมีกลยุทธ์ให้สอดคล้องกับรูปแบบลมในพื้นที่

การไหลของอากาศเป็นปัจจัยที่ต้องคำนึงถึงในการออกแบบเพื่อให้เป็นไปตามมาตรฐานความสบายทางความร้อนของผู้พักอาศัย (เช่นASHRAE 55 ) อัตราการเคลื่อนที่ของอากาศที่แตกต่างกันอาจส่งผลดีหรือผลเสียต่อการรับรู้ถึงความอบอุ่นหรือความเย็นของแต่ละบุคคล และส่งผลต่อความสบายของพวกเขาด้วย^{[ 12 ]}ความเร็วลมมีปฏิสัมพันธ์กับอุณหภูมิอากาศ ความชื้นสัมพัทธ์ อุณหภูมิการแผ่รังสีของพื้นผิวโดยรอบและผู้พักอาศัย และค่าการนำความร้อนของผิวหนังของผู้พักอาศัย ส่งผลให้เกิดความรู้สึกทางความร้อนที่แตกต่างกัน

การไหลเวียนของอากาศ (การระบายอากาศ) ที่เพียงพอ ควบคุมได้อย่างเหมาะสม และได้รับการออกแบบอย่างถูกต้อง มีความสำคัญต่อคุณภาพสิ่งแวดล้อมภายในอาคาร โดยรวม (IEQ) และคุณภาพอากาศภายในอาคาร (IAQ) เนื่องจากเป็นการจัดหาอากาศบริสุทธิ์ที่จำเป็นและระบายอากาศเสียออกไปอย่างมีประสิทธิภาพ^{[ 2 ]}