Flödesbanor

Flödesbanor, ofta kallade strömlinjer i fluiddynamik, är kurvor i ett flödesfält som vid varje punkt är tangenta mot hastighetsvektorn. De ger en ögonblicksbild av hur vätskan rör sig och hur strömningar samt hinder formar flödesmönstret.

Matematiskt kopplas en strömlinje till vektorfältet v(x, t) och uppfyller en koppling mellan position och hastighet. I tvådimensionell, stationär (tidsoberoende) flow kan dy/dx = vy/vx användas för att hitta en strömlinje. I allmänhet beskriver flödesbanor riktningen av flödet vid varje punkt i ett givet ögonblick, medan hastigheten kan variera i tid och radas upp i olika vyer.

Flödesbanor skiljer sig från pathlines och streaklines: en pathline följer en enskild partikel över tiden, medan en streakline visar positionerna för partiklar som passerade en viss plats vid en specifik tidpunkt. I ett stationärt flöde sammanfaller strömlinjer ofta med dessa andra begrepp, men i tidvarierande flöden kan skillnaderna vara betydande.

Användningar av flödesbanor inkluderar visualisering av flödesmönster i design av kanaler och rörsystem, ventilation och aerodynamik, samt analys och optimering inom mikrofluidik. De utgör en viktig kommunikations- och analysmetod i både experimentella studier och numeriska simuleringar (CFD).

Begränsningar är att flödesbanor är en ögonblicksbild av flödet och inte en fullständig Lagrangian beskrivning i tidsvarierande flöden. Vid turbulens krävs tidsupplösta analyser och mer avancerade visualiseringsmetoder.