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Differential Analysis of Fluid Flow

Stream Function for Incompressible Flow

Description

The stream function helps describe two-dimensional incompressible flow. In this type of flow, the continuity equation keeps mass conserved. That means fluid entering a region must be balanced by fluid leaving it.

For incompressible flow, the density stays constant. The continuity requirement then...

Transcript

在二维不可压缩流动中,存在水平和垂直速度分量。

连续性方程通过要求这些组分变化率的总和为零来保证质量守恒,即任意区域内的净流入与流出是平衡的。

为了满足此条件,引入了流函数。

水平速度是流函数对垂直方向的偏导数,而垂直速度是流函数对水平方向偏导数的负值。这可确保质量守恒自动得到满足。

流函数的一个关键特征是,它沿流线保持恒定,而流线代表流体粒子的运动路径,并且与流场中的速度方向相切。

流线通常被描绘为等高线,能够直观地解释流体行为。

流函数简化了流体运动的计算。两条流线之间流函数值的差表示它们之间的体积流量。

这消除了需分别求解速度分量的必要,使其成为分析二维流动的高效工具。