关于速度势介绍

[拼音]：sudushi

[外文]：velocity potential

流体力学中同无旋运动相联系的一个标量函数。设v为速度矢量，则满足v＝墷ф的函数ф称为速度势。存在速度势的流体运动一定是无旋的，因为墷×v=墷×(墷ф)=0；反过来，如果运动是无旋的，即墷×v＝0，则根据无旋场一定是位势场的性质，有v＝墷ф(见开尔文定理)。速度势具有下列性质：

（1）ф可加上任一常数而不影响对流动性质的描述；

（2）满足ф为常数的曲面称为等势面，速度矢量同等势面垂直；

（3）在单连通区域中，速度势函数是单值函数；在多连通区域内，速度势函数一般是多值函数。

若流体不可压缩，则墷·v＝0。将v＝墷ф代入，便可知ф满足拉普拉斯方程，即墷2ф＝0。根据调和函数的性质，速度势函数在流体内部不能达到极大值和极小值。

如果ф在有界单连通区域内满足拉普拉斯方程，则在以下三种情形中，ф是唯一确定的：

（1）在边界上给定ф的法向导数 ；

（2）在边界上给定ф；

（3）在一部分边界上给定，在另一部分边界上给定ф。如果ф在双连通有界区域内满足拉普拉斯方程，则在①、②、③类边界条件下，如果还给定速度环量Γ，则ф是唯一确定的。在无界区域中，除了上述有界区域所要求的条件外，还须加上给定流量Q这一条件才能保证解是唯一的。

对于无粘性可压缩流体，在定常运动的情况下，速度势函数在直角坐标系中满足下列方程：

，

式中c为声速；ф的下标表示对坐标的偏导数。

速度势函数只在无粘性流体的无旋运动中采用，它用一个标量函数代替速度的三个分量从而使数学处理简化。粘性流体运动除极个别的情形外都是有旋的，因此不存在速度势。