17.3 : Líneas de corriente, líneas de rayado y líneas de trayectoria

Una línea de corriente representa la trayectoria que siempre es tangente al vector de velocidad del fluido en cualquier punto dado. La velocidad de una partícula de fluido siempre se dirige a lo largo de la línea de corriente, lo que garantiza que la partícula siga continuamente la trayectoria de la línea de corriente. Las líneas de corriente son particularmente útiles para visualizar la dirección general del flujo en un sistema de fluido y proporcionan una representación instantánea del campo de velocidad del flujo. En un flujo constante, donde las condiciones no cambian con el tiempo, las líneas de corriente ofrecen una imagen consistente del patrón de flujo.

Las líneas de rayado, por el contrario, trazan la posición de las partículas que han pasado por un punto específico a lo largo del tiempo. Cuando se introduce un tinte en una ubicación fija en el flujo, revela el camino que toman las partículas de fluido a medida que se mueven a través de ese punto, mostrando efectivamente un historial integrado en el tiempo de sus posiciones. Las líneas de rayado pueden diferir de las líneas de corriente en un flujo inestable porque siguen el rastro de las partículas a lo largo del tiempo, mientras que las líneas de corriente son instantáneas.

Una línea de trayectoria es la trayectoria de una sola partícula de fluido a medida que se mueve a través del espacio a lo largo del tiempo. Por ejemplo, la trayectoria de una hoja que flota río abajo representa una línea de trayectoria. Las líneas de trayectoria coinciden con las líneas de corriente y las líneas de veta en un flujo constante, donde las condiciones son constantes, lo que las hace indistinguibles. Sin embargo, en un flujo inestable, donde la velocidad y la dirección del flujo cambian con el tiempo, las líneas de trayectoria pueden divergir de las líneas de corriente y las líneas de veta a medida que cada partícula sigue una trayectoria única a través del fluido. Estas distinciones son importantes para analizar el movimiento del fluido en condiciones de flujo variables.