理论教育 有涡流与无涡流的区别及势流求解方法

有涡流与无涡流的区别及势流求解方法

时间:2023-11-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:图10.2.1 中的流动是无涡流,图10.2.1 、中的流动是有涡流。图10.2.1由无涡流的定义可得:或者有高等数学可知,式 是uxd x+uyd y+uzd z为某一函数φ的全微分的充分必要条件,其中t为参变量。由于无涡流中存在着流速势函数,因此也称无涡流为势流。但是,流速势函数不具有势能的意义。所以求解势流问题就归结为求流速势函数φ。

有涡流与无涡流的区别及势流求解方法

若液体流动时每个液体微团不存在绕自身轴的旋转运动,即ω(ωx,ωy,ωz)=0,则称此流动为无涡流,也称为无旋流;若液体流动时每个微团都存在着绕自身轴的旋转运动,则称此流动为有涡流,也称有旋流。这是两种本质不同的流动。其中应该特别注意的是:涡是指液体微团绕自身轴旋转的运动,不要将涡与液体质点运动的轨迹相混淆。图10.2.1 (a)中的流动是无涡流,图10.2.1 (b)、(c)中的流动是有涡流。

图10.2.1

由无涡流的定义可得:

或者

(www.daowen.com)

有高等数学可知,式 (10.2.2)是uxd x+uyd y+uzd z为某一函数φ(x,y,z;t)的全微分的充分必要条件,其中t为参变量。于是:

对比上面两式可知:无涡流时必然存在着函数φ(x,y,z;t),它与流速之间存在着下面的关系:

仿照引力场中力势函数的概念,称φ(x,y,z;t)为流速势函数,▽φ和gradφ称为流速势函数φ的梯度。由于无涡流中存在着流速势函数,因此也称无涡流为势流。但是,流速势函数不具有势能的意义。

由式(10.2.4)可知:在指定的瞬时t,流速势函数为某一方向的偏导数等于速度向量u在该方向上的投影。所以求解势流问题就归结为求流速势函数φ。

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