三相共存点 · FLUID KINEMATICS

同一股流动,
两种观察方式

流线描述速度场在某一瞬间的方向;迹线记录一个流体质点 随时间走过的路径。拖动时间、切换流态,亲眼看看它们何时分开、何时重合。

01
固定时间观察整个速度场
流线
02
跟随质点记录一段运动历史
迹线

INTERACTIVE LAB

速度场观察窗

两侧使用完全相同的速度场与时钟

流动状态
实验时间 t = 0.00 s

现在是非定常流:同一位置的速度会随时间改变,因此质点走过的历史路径通常不贴合此刻的流线。

A

STREAMLINE

流线 · 此刻的方向地图

瞬时快照
固定在 t = 0.00 s
y
x
流动方向

曲线上每一点的切线方向,都与该点此刻的速度方向一致。

B

PATHLINE

迹线 · 一个质点的运动履历

持续追踪
追踪质点 P
此刻经过 P 的流线
y
x
质点 P · 当前位置

选定一个流体质点,把它在不同时刻的位置依次连接起来。

局部速度方向 当前流线(迹线图中为虚线) 质点历史轨迹 被追踪质点 P

THE KEY DIFFERENCE

一眼分清:空间快照 vs. 时间履历

区别不在“线长什么样”,而在它们回答了不同的问题。

流线回答

“在 t 时刻,流体正朝哪里流?”

把时钟按下暂停键,读取空间中每一点的速度方向,再把处处与速度相切的曲线画出来。

dy/dx=v(x,y,t)/u(x,y,t)
迹线回答

“这个质点,从过去到现在走过哪里?”

给一个流体质点做上标记,连续记录它的位置;历史位置的集合,就是这个质点的迹线。

dx/dt = u(x,y,t)dy/dt = v(x,y,t)
比较维度
流线 STREAMLINE
迹线 PATHLINE
观察视角
欧拉视角 · 关注空间
拉格朗日视角 · 跟随质点
时间含义
同一时刻的瞬时信息
一段时间的历史信息
能否相交
同一时刻不能相交
不同时段可以交叉
定常流中
两者重合
两者重合