19.4
Considera l'acqua che scorre costantemente attraverso un tubo lungo e dritto con una sezione trasversale uniforme.
Nelle regioni centrali del tubo, dove il flusso è irrotazionale, un potenziale di velocità definisce il flusso e la velocità è espressa come il gradiente di questo potenziale.
La sostituzione delle componenti di velocità verifica direttamente che il flusso soddisfi questa condizione di irrotazione.
Il potenziale di velocità si applica a flussi tridimensionali, come questo flusso di tubi, mentre la funzione di flusso è specifica per flussi bidimensionali, risultanti dalla conservazione della massa.
In un flusso incomprimibile, l'equazione di continuità richiede che la divergenza del vettore velocità sia pari a zero.
Sostituendo il potenziale di velocità, questa condizione diventa l'equazione di Laplace, un'equazione differenziale chiave che governa i flussi inviscidi, incomprimibili e irrotazionali.
Nelle coordinate cilindriche, l'equazione di Laplace si adatta alle variazioni radiali, angolari e assiali. La risoluzione di questa equazione con le condizioni al contorno sulle pareti del tubo definisce il potenziale di velocità per il flusso.
Da ciò, il campo di velocità completo viene determinato prendendo le derivate spaziali, rivelando il modello di flusso all'interno del tubo.
In un flusso stazionario e incomprimibile, attraverso un tubo lungo e dritto con una sezione trasversale uniforme, il flusso nella regione centrale (l…
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