Лінії струму при обтіканні автомобіля. Вихори позаду автомобіля позначають зону турбулентності
Лінія струму - в гідромеханіці лінія, напрям дотичній до якої в кожній точці збігається з напрямком швидкості частинки рідини в цій точці (іншими словами, в кожен момент часу частинка рухається вздовж лінії струму). Лінія струму є окремим випадком векторної лінії. коли в якості векторного поля виступає поле швидкостей точок суцільного середовища. Набір ліній струму дає уявлення про потік рідини або газу в даний момент часу.
Бульбашки, що вносяться до потік навколо моделі літака, показують напрямок ліній струму (добре видно, зокрема, Супутні струмінь)
Фотографічний знімок ліній струму може бути зроблений із застосуванням зважених часток, що вводяться в потік з метою візуалізації. Для цих цілей використовуються, наприклад, алюмінієва пудра в рідинах, дим в газах. Оскільки за короткий час частки переміщаються уздовж ліній струму, фотознімок з короткою витримкою створює подобу знімка течії.
Лінії струму і траєкторії
Лінії струму і траєкторії в потоці, що змінюється в часі
У стаціонарному потоці частки рухаються уздовж ліній струму. Однак, в разі несталого руху лінії струму не збігаються з траєкторіями.
На ілюстрації праворуч:
- стрілки відповідають (змінюється з часом) полю швидкостей;
- переривчасті лінії візуалізують (змінюються) лінії струму;
- червона лінія відповідає (статичної) траєкторії краплі червоного чорнила, випущеної з початку координат в початковий момент часу;
- синя лінія відповідає «треку» [1] (англ. streakline): (змінюється) лінії, яку побачить спостерігач, якщо з початку координат безперервно випускати цівку синіх чорнил.
Гранична лінія струму
У в'язкому перебігу відносна швидкість в прикордонному шарі біля поверхні обтічного тіла дорівнює нулю, тому як еквівалент лінії струму на поверхні тіла використовується «гранична лінія струму»: напрямок дотичної до цієї лінії збігається з напрямком вектора дотичного напруження тертя (тому використовується також назва «лінія поверхневого тертя »).
Трубка струму. v1, v2, v3 - вектори швидкостей у відповідних точках
Якщо в потоці вибрати майданчик S і провести через кордон цього майданчика (C1 на малюнку зліва) векторні лінії. то утворюється фігура, яка називається векторною трубкою (при цьому векторні лінії, що проходять через S. цілком лежать всередині векторної трубки) [2].
Векторна трубка для поля швидкостей називається трубкою струму. так як при сталому русі вона подібна трубі зі стінками, всередині якої з постійною витратою тече рідина.