流體力學——流體微團的運動形式與無旋運動的速度勢

概念:

它是由許多流體質點組成的微小流體團,這個微團不僅包含了流體速度、密度、壓力等物理量,而且還具有一定的外形。

流體的速度散度表示流體體積變化率:

                                    \bigtriangledown \cdot V =(\frac{\partial }{\partial x},\frac{\partial }{\partial y},\frac{\partial }{\partial z}) \cdot(u,v,w)=\frac{\partial u }{\partial x}+\frac{\partial v }{\partial y}+\frac{\partial w }{\partial z}

                                                 \bigtriangledown \cdot V > 0:表示該流體微團不斷有流體流出,稱爲(source)

                                                 \bigtriangledown \cdot V < 0:表示該流體微團不斷吸收流體,稱爲(sink)

                                                 \bigtriangledown \cdot V= 0:表示不可壓縮流體的速度場是一個無源場

流體微團的運動形式:

Helmholtz速度分解定理:流體微團的運動速度可以分解爲四部分:即(1)平移運動;(2)旋轉運動;(3)線變形運動;(4)角變形運動。

                               V=V_{0}+E\cdot \delta r+\omega \times \delta r

                               \delta r=dxi+dyj+dzk

變形率(張量)

                              E=e_{ij}=\frac{1}{2}(\frac{\partial u_{i}}{x_{j}}+\frac{\partial u_{j}}{x_{i}})

旋轉速度(矢量):

                               \omega =\omega _{x}i+\omega _{y}j+\omega _{z}k=\frac{1}{2}\Omega  

無旋運動的速度勢

根據流體微團旋轉角速度\omega或渦量\Omega是否爲零,可以將流體運動分爲有旋運動或無旋運動。

 

 

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