正交非线性渗流控制方程

用矢量场论知识,将由福希海默方程等价转化而来的渗流速度关于压强梯度的显式函数代入流体渗流连续方程,对所得方程进行先展开后化简运算,得到正交高速非线性渗流控制方程。正交高速非线性渗流控制方程和正交低速非线性渗流控制方程统称正交非线性渗流控制方程。面对繁琐的正交非线性渗流控制方程,在求其符号解举步维艰的情况下运用矢量场论和微分几何知识对正交非线性渗流进行了流场几何分析,得出新的认识,即"曲渗定理:共形映射不适用于除直流场外的正交非线性渗流场。"为了绕过求正交非线性渗流控制方程符号解过程中的边界条件,应用复势公式和"平面稳态流速场运动学通式"中的度量张量公式,将笛卡尔坐标系内的正交非线性渗流控制方程转换成了既定问题相应势流坐标系内的正交非线性渗流控制方程。鉴于势流坐标系内的正交非线性渗流控制方程依然繁琐,即其曲流场符号解难以直接求得,建议先探寻能间接获得正交非线性渗流场函数的某种未知映射。

正交非线性渗流定理

将"正交幂比方程"代入不可压缩流体稳定渗流连续方程后得到了"正交低速非线性渗流控制方程"。正交低速非线性渗流控制方程是二阶非线性偏微分方程,故除"直流场"外,其符号解极难求得。综合运用场论和微分几何知识,对流场几何进行了定性分析,得到"正交非线性渗流定理:假设非线性渗流的等压面与流线正交,若流场为‘曲流场’,则相同条件下单相不可压缩或可压缩流体非线性渗流与单相不可压缩流体线性渗流的流线形状不同。进而,等压面形状亦不同。"以斯托克斯流动为类比,指出了非线性渗流的等压面与流线的不正交可能性。