无旋流

更新时间:2022-08-25 13:12

无旋流又称有势流动,是按流体质点是否绕自身轴旋转中的一种形式。无旋流动的基本特征是流体微元的旋转角速度都为0,无旋流存在速度势,只需求出流速势,便可立即得到三个流速分量。无旋流动是一种理想的运动状态,在实际液流中,由于粘滞性的作用,一般为有旋流。

简介

与刚体运动比较,流体质点运动的最大不同点,是除了可有平动、转动、或平移带转动外,还可能有变形出现。变形特性取决于流速场特性,或线性变形(拉伸、压缩),或角变形。因此,就一般情况而言,流体运动可分解为位移、旋转和变形三种基本形式。其中变形对质点应力分析有重大影响,而旋转与否,其流动规律完全不同。

液流中各液体微团的旋转角速度都为0,因而不存在旋转运动的流动称为无旋流,无旋流中:

反之,液流中如有液体微团作旋转运动,亦即旋转角速度不全为0,则这种液体运动叫做有旋流,在有旋流运动中,上述三个等式至少有一个得不到满足。实际上,往往是一部分流场可以是有旋流,另一部分可以是无旋流。

必须注意,流动究竟是无旋流还是有旋流,是根据液体微团的本身是否旋转而决定的,并不是由该微团的轨迹形状而定的。 例如图1所示的运动,微团的轨迹为一圆周,但微团本身并无旋转,故为无旋流。而在所示的运动,微团的轨迹线是一直线,但微团本身却在转动,故为有旋流。

无旋流的“势”

无旋流动的基本特征是流速场必须满足

由高等数学得知,该式是使表达式为某一函数的全微分的必要和充分条件,因此对无旋流讲,必然存在下列关系

由此可得

无旋流动中存在的这一标量场,与力场中的力势相对比,有同样形式的关系,故函数称为“流速势”,无旋流又称为有势流动。在分析势流 时,由于流速势与流速分量之间具有如上所述的关系;因此,只需求出流速势,便可立即得到三个流速分量,对求解势流问题,提供了极大的方便。

无旋流动是一种理想的运动状态,在实际液流中,由于粘滞性的作用,一般为有旋流。

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