理论教育 简单势流的流线和等势线分析

简单势流的流线和等势线分析

时间:2023-06-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:图9.8均匀流流网图9.9点源点源和点汇的流动都只有径向速度ur,将源点(或汇点)放在极坐标原点处,则由连续性条件,通过任一圆柱面的流量应相等,其单宽流量为或图9.10点汇由式和式可知,其流线是通过圆心的射线,而等势线是同心圆。如图9.9、图9.10所示。由式可知,与点源或点汇相反,此时流线是同心圆,势函数是通过圆心的射线,如图9.11所示。

简单势流的流线和等势线分析

(1)均匀流

流场中各点速度的大小和方向均相同,即ux=a,uy=b,a、b为常数。

均匀流流网如图9.8所示。

(2)源或汇

无限平面上流体从一点沿径向均匀地向各方向流出,称为点源,如图9.9所示。点汇图9.10与此相反。

图9.8 均匀流流网

图9.9 点源

点源和点汇的流动都只有径向速度ur,将源点(或汇点)放在极坐标原点处,则

由连续性条件,通过任一圆柱面的流量应相等,其单宽流量为

图9.10 点汇(www.daowen.com)

由式(9.33)和式(9.34)可知,其流线是通过圆心的射线,而等势线是同心圆。如图9.9、图9.10所示。

(3)点涡(环流)

设有一半径为r0的无限长圆柱,以ω绕其中心作旋转运动,周围流体将被带动作旋转运动,如图9.11所示。此时,会产生诱导速度,试验和分析证明,诱导速度与半径成反比,即

K为常数。当r=r0,u=r0ω,由此得K=ω

故有

u的两个分速

速度环量

速度分布又可写为

势函数和流函数为

图9.11 点涡

Γ方向为逆时针方向为正。由式(9.39)可知,与点源或点汇相反,此时流线是同心圆,势函数是通过圆心的射线,如图9.11所示。与点源比较可以看出,只要将Q换成Γ即可,当然,环流的流函数多了一个负号。

涡流场是一种除涡核心奇点外处处无旋的流场。在实际情况下,流动有旋的涡核心区具有一定的尺度。例如,河道或渠道中的立轴旋涡、有压管道上游容器淹没深度较小时产生的立轴旋涡,大气中出现的气旋及龙卷风等,都可以由点涡模型来描述。

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