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軸對稱流動

鎖定
流體在包括固定軸的所有平面上的流動情況完全一樣。也就是説流場中各物理量在以軸線為中心的同一圓周上沒有變化,這種流動稱軸對稱流動。流體繞旋轉體的流動,如炮彈火箭、水雷、機身、水輪機、水泵的工作輪內流動都可視為軸對稱流動。 [1] 
中文名
軸對稱流動
外文名
Axisymmetric flow

軸對稱流動流函數

我們取對稱軸為柱座標系(
)和oz軸。則流動情況與座標
無關,且許多情況下v=0.在軸對稱流動中,不可壓縮流體穩定流動的連續性方程可寫成柱座標形式得到:
或流線微分方程是:
全微分函數可寫做:
在一流線上,
是常值,故稱
為流函數。由此可以推知,在軸對稱流動中,流函數在流線圍繞對稱軸轉動所構成的曲面(即流面)上保持常數。不同的常數代表不同流線及對應的流面。 [2] 

軸對稱流動研究情況

軸對稱流動最重要的情形是在直管彗中的流動,這種流動的速度剖面是拋物線型的.很早以前,Th Sexl就研究了這種流動的穩定性,他未能發現任何不穩定現象,但是他也沒有能夠證明對所有的Reynolds數這種流動都是穩定的.經過一段時間以後,J,Pret sch成功地證明了這種拋物線型速度剖面的穩定性可以歸結為平面Couette流動(純剪切流動)的穩定性.因為平面Couette流在所有的Reynolds數下都是穩定的,所以對圓管中速度剖面是拋物線型的流動,這個結論也是成立的。G.M.Corcoa和J.R.Sellars以及幾位當前正在研究這個問題的人都得到了同樣的結論,最後Th.Sexl和K.Splelberg再次證實了這個結論。由於下列兩個方面的原因,這個結論是十分令人吃驚的.第一、圓管中的流動的的確確發生轉動。第二,同樣是拋物線型速度剖面,小擾動可以使槽中的流動變得不穩定,但是卻不能使圓管中的流動失穩,這一點是很難想象的。由於這些原因,人們試圖從理論和實驗兩方面進一步研究這個問題。 [3] 

軸對稱流動應用實例

軸對稱流的一些重要的實用例子有:
1.繞超音速飛機的機身、火箭或衝壓發動機的流動。
2.繞彈體的流動。
3.在圓截面管道、噴管和擴壓器裏的流動等。 [4] 
參考資料
  • 1.    張鳳羽主編;程效鋭,王秀勇,南軍虎副主編,流體力學,中國水利水電出版社,2013.11
  • 2.    劉天寶主編,流體力學及葉柵理論,機械工業出版社,1983年06月第1版
  • 3.    H.史裏希廷,邊界層理論 下冊,科學出版社,1991年02月第1版
  • 4.    《航空工業科技詞典》編輯委員會編,航空工業科技詞典 空氣動力學與飛行力學,國防工業出版社,1982年02月第1版