速度势是
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=▽Φ的函数Φ称为速度势。存在速度势的流体运动一定是无旋的,因为▽×v=▽×(▽Φ)=0;反过来,如果运动是无旋的,即▽×v=0,则根据
无旋场一定是位势场的性质,有v=▽Φ(见
开尔文定理)。速度势具有下列性质:①Φ可加上任一常数而不影响对流动性质的描述;②满足Φ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。
如果Φ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,Φ是唯一确定的:①在边界上给定Φ的法向导数 ;②在边界上给定Φ;③在一部分边界上给定,在另一部分边界上给定Φ。如果Φ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Φ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。
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。