Virtauslinja

Virtauslinja (streamline) on käyrä, jonka tangentti kohdassa on samansuuntainen fluidin hetkellisen nopeusvektorin kanssa. Käytännössä se tarkoittaa, että kyseisen pisteen viiva osoittaa paikallisen virran suunnan. Virtauslinjoja käytetään virtaussuuntausten ja virtauskenttien rakenteen visuaaliseen esittämiseen.

Jos virtaus on vakaa (steady), virtauslinjat pysyvät ajan suhteen muuttumattomina, ja ne vastaavat usein hiukkasten kulkureittejä. Epävakaassa (unsteady) virrassa virtauslinjat voivat muuttua ajan mukana, eikä niiden tarvitse kuvata yksittäisten hiukkasten todellisia reittejä.

Matemaattisesti virtauslinjat voidaan määritellä ratkaisemaan differentiaaliyhtälöt dx/ds = u(x,y,t), dy/ds = v(x,y,t) (ja dz/ds = w(x,y,t) kolmiulotteisessa tapauksessa), missä u, v ja w ovat virtauskentän nopeuskomponentteja. Käytännössä ne muodostetaan myös seuraamalla hiukkasia virran kentässä tai piirtämällä kentän risteyskohdat visuaalisesti.

Käytännön visuaalisuuden lisäksi virtauslinjoja hyödynnetään esimerkiksi suunnittelussa ja analyysissä: niiden avulla voidaan hahmottaa virtaussuunta, kappaleiden kanssa tapahtuva vuorovaikutus sekä paineeseen ja virtaukseen liittyviä ilmiöitä. Niitä sovelletaan muun muassa aerodynamiikassa, hydrodynamiikassa, ympäristötekniikassa ja meteorologiassa.

Rajoitteet: virtauslinjat ovat tilannesidonnaisia ja kuvaavat hetkellistä virtausta. Todelliset hiukkasten polut voivat poiketa esimerkiksi turbulenssin tai viskositeetin vuoksi.