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跡線

鎖定
跡線流體質點在空間運動時所描繪出來的曲線。它的切線給出同一流體質點在不同時刻的速度方向。跡線是單個質點在連續時間過程內的流動軌跡線。跡線是拉格朗日法描述流動的一種方法。
跡線只與流體質點有關,對不同的質點,跡線的形狀可能不同。但對一確定的質點而言,其跡線的形狀不隨時間變化。
中文名
跡線
外文名
Path Line

跡線跡線定義

跡線是流體質點在空間運動時所描繪出來的曲線。它給出同一流體質點在不同時刻的速度方向。 [1]  跡線是同一流體質點在不同時刻所在位置形成的曲線,是用拉格朗日法描述流動的方法。跡線就是流點在各時刻所行路經的軌跡線(或流點在空間運動時所描繪出來的曲線)。如:噴氣式飛機飛過後留下的尾跡;颱風的路經、紙船在小河中行走的路經等。 [2] 

跡線推論公式

流體運動歐拉變數形式給出:v=v(r,t),其中v為速度矢量(u,v,w);r為矢徑(x,y,z),t為時間,則積分下列微分方程組:
並在積分後將所得表達式中的 t 消去即得跡線方程:
r=r(a,b,c,t)
x=x(a,b,c,t)
y=y(a,b,c,t)
z=z(a,b,c,t) [3] 
t為自變量;直角座標x、y、z為t的函數;u、v、w分別為速度矢量在x,y、z軸上的分量; 積分常數(a,b,c)由某時刻的質點位置確定。

跡線區別

流線和跡線是兩個具有不同內容和意義的曲線。跡線是同一流體質點在不同時刻形成的曲線,它和拉格朗日觀點相聯繫;而流線則是同一時刻不同流體質點所組成的曲線,它和歐拉觀點相聯繫。
跡線的微分方程:
其中u,v,w為速度分量。解之即可得到跡線方程,其積分常數由某時刻的質點位置確定。
流線的微分方程:
這兩種具有不同內容的曲線在一般的非定常運動情形下是不重合的,只有在定常運動時,兩者才形式上重合在一起(見“流線”詞條)。
參考資料
  • 1.    吳望一.《中國大百科全書·力學》 (第一版):中國大百科全書出版社 ,1985:349
  • 2.    中國水利百科全書編委會.中國水利百科全書.北京:中國水利水電出版社,2006:664
  • 3.    周光坰 嚴宗毅 許世雄 章克本.流體力學 第二版.北京:高等教育出版社,2011:43