轴对称流动
数学术语
流体在包括固定轴的所有平面上的流动情况完全一样。也就是说流场中各物理量在以轴线为中心的同一圆周上没有变化,这种流动称轴对称流动。流体绕旋转体的流动,如炮弹火箭、水雷、机身、水轮机、水泵的工作轮内流动都可视为轴对称流动。
流函数
我们取对称轴为柱坐标系( )和oz轴。则流动情况与坐标 无关,且许多情况下v=0.在轴对称流动中,不可压缩流体稳定流动的连续性方程可写成柱坐标形式得到:
或流线微分方程是:
全微分函数可写做:
在一流线上,是常值,故称为流函数。由此可以推知,在轴对称流动中,流函数在流线围绕对称轴转动所构成的曲面(即流面)上保持常数。不同的常数代表不同流线及对应的流面。
研究情况
轴对称流动最重要的情形是在直管彗中的流动,这种流动的速度剖面是抛物线型的.很早以前,Th Sexl就研究了这种流动的稳定性,他未能发现任何不稳定现象,但是他也没有能够证明对所有的Reynolds数这种流动都是稳定的.经过一段时间以后,J,Pret sch成功地证明了这种抛物线型速度剖面的稳定性可以归结为平面Couette流动(纯剪切流动)的稳定性.因为平面Couette流在所有的Reynolds数下都是稳定的,所以对圆管中速度剖面是抛物线型的流动,这个结论也是成立的。G.M.Corcoa和J.R.Sellars以及几位当前正在研究这个问题的人都得到了同样的结论,最后Th.Sexl和K.Splelberg再次证实了这个结论。由于下列两个方面的原因,这个结论是十分令人吃惊的.第一、圆管中的流动的的确确发生转动。第二,同样是抛物线型速度剖面,小扰动可以使槽中的流动变得不稳定,但是却不能使圆管中的流动失稳,这一点是很难想象的。由于这些原因,人们试图从理论和实验两方面进一步研究这个问题。
应用实例
轴对称流的一些重要的实用例子有:
1.绕超音速飞机的机身、火箭或冲压发动机的流动。
2.绕弹体的流动。
3.在圆截面管道、喷管和扩压器里的流动等。
参考资料
最新修订时间:2024-08-06 15:13
目录
概述
流函数
研究情况
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