流れ関数(ながれかんすう)または流れの関数とは、2次元の非圧縮性流れに対し、以下の関係を満たす関数Ψである。

ここでx , y は2次元直交座標、u , v はそれぞれx , y 方向の流速である。この関数Ψを用いると、 連続の式 は自動的に満たされる。

性質

流れの中に任意に2点A, Bを選んだとき、各点の流れの関数の差は、2点を結ぶ曲線を横切る流量に等しい(この流量は2点A, Bのみに依存し、曲線の選び方によらない)。

ここでds は曲線の線要素、vn は流速の曲線と直交する成分である。

特に、1本の流線上の任意の2点について上式右辺は0であるため、Ψ = const. は流線を表す。

流れの領域の中に 吸い込み 、湧き出しが存在する場合、流れの関数は多価関数になる。

派生する関数

ストークスの流れ関数

ストークスの流れ関数は軸対称流に対する類似した概念である。対称軸をx 軸とし、x 軸からの距離をy で、それぞれの流速をu , v で表すと、ストークスの流れ関数は以下の関係を満たす。

圧縮性流れ

圧縮性流れに対しても流れ関数は定義できる。密度をρとすると、流れ関数は以下の関係を満たす。


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