دبی حجمی - نسخه‌ی قابل چاپ

روش دیگر به‌منظور نشان دادن نحوه حرکت سیال، استفاده از خطوط جریاناست. خط جریان، نشان‌دهنده مسیر یک جزء‌ از سیال است که مسیر مشخصی را طی کرده است. توجه داشته باشید که همواره بردار سرعت سیال به خط جریان مماس است. در نتیجه با داشتن کانتور بردار‌های سرعت می‌توان شکل خط جریان را نیز حدس زد. در شکل زیر بردار‌های سرعت مربوط به دو نوع جریان مختلف نشان داده شده است.

شکل سمت چپ، جریانی لایه‌ای را نشان می‌دهد که در آن لایه‌های سیال به‌صورت موازی با هم حرکت کرده و در یکدیگر مخلوط نمی‌شوند. این در حالی است که در شکل سمت راست لایه‌های جریان مومنتم بیشتری دارند؛ در نتیجه لایه‌های سیال با هم مخلوط شده و جریان به‌صورت توربولانس در می‌آید.

دبی جریان و رابطه آن با سرعت

به حجم جریان عبوری از یک مجرا، در بازه‌ای مشخص، نرخ جریان یا دبی جریان گفته می‌شود که آن را با Q نشان می‌دهند. با توجه به این تعریف، مقدار لحظه‌ای دبی جریان برابر است q=dV/dt در رابطه فوق V نشان‌دهنده حجم بوده و t مدت زمان را نشان می‌دهد. با توجه به شکل زیر، حجم بخشی از استوانه به طول x، برابر با Ax است.

به معادله فوق، معادله پیوستگی نیز گفته می‌شود. البته شکل این معادله برای سیالات قابل تراکم متفاوت است. حس فیزیکی معادله پیوستگی را می‌توانید در جریان یافتن آب درون لوله ببینید. همان‌طور که احتمالا تجربه کرده‌اید اگر لوله یا مجرای آب را فشار دهید، سطح مقطع کم شده و سرعت سیال نیز افزایش می‌یابد. شکل فوق نیز چنین مفهومی را نشان می‌دهد.

سرعت جریان سیال را می‌توان با استفاده از نرخ جرمی جریان یا جریان جرمی نیز مشخص کرد. این مقدار برابر با مقدار جرمی از سیال است که در واحد زمان از نقطه‌ای مشخص عبور می‌کند. به منظور بدست آوردن رابطه جریان جرمی بار دیگر، مجرایی همچون شکل زیر را در نظر بگیرید.

دبی جرمی جریان، یک کمیت مهم در دینامیک سیالات محسوب می‌شود و در حل بسیاری از مسائل مکانیک سیالات از آن استفاده می‌شود. توجه داشته باشید که نسبت استفاده شده در مثال را می‌توان برای دبی جرمی جریان نیز بیان کرد. در حقیقت با فرض تراکم‌ناپذیر بودن سیال در یک مجرا، رابطه زیر را می‌توان نوشت:

با توجه به تراکم‌ناپذیر بودن جریان می‌توان گفت چگالی‌ها با هم برابر هستند. در نتیجه معادله فوق نهایتا به‌شکل زیر در می‌آید.