19.4
Rozważ wodę płynącą stabilnie przez długą, prostą rurę o jednolitym przekroju.
W centralnych obszarach rury, gdzie przepływ jest nieobrotowy, potencjał prędkości definiuje przepływ, a prędkość jest wyrażona jako gradient tego potencjału.
Podstawienie składowych prędkości bezpośrednio sprawdza, czy przepływ spełnia ten warunek irrotacji.
Potencjał prędkości ma zastosowanie do przepływów trójwymiarowych, takich jak ten przepływ rurowy, podczas gdy funkcja strumienia jest specyficzna dla przepływów dwuwymiarowych, co wynika z zachowania masy.
W przepływie nieściśliwym równanie ciągłości wymaga, aby rozbieżność wektora prędkości wynosiła zero.
Podstawiając potencjał prędkości, warunek ten staje się równaniem Laplace'a, kluczowym równaniem różniczkowym rządzącym przepływami nielepkimi, nieściśliwymi i nierotacyjnymi.
We współrzędnych walcowych równanie Laplace'a dostosowuje się do zmian promieniowych, kątowych i osiowych. Rozwiązanie tego równania z warunkami brzegowymi na ściankach rury określa potencjał prędkości przepływu.
Na tej podstawie określa się pełne pole prędkości, biorąc pochodne przestrzenne, ujawniając wzorzec przepływu w rurze.
W ustalonym, nieściśliwym przepływie przez długą, prostą rurę o jednolitym przekroju poprzecznym, przepływ w obszarze centralnym (daleko od ścian rury…
Prawa autorskie © 2026 MyJoVE Corporation. Wszelkie prawa zastrzeżone.