等強度源流和匯流的一種組合,其中點源和點匯無限接近並保持強度和距離的乘積等於一常數值。設O點和O′點上分別有強度均為Q的點匯和點源(圖1),
它們對空間中任一點P所感生的
速度勢ф為:
![](/img1/14084.gif)
,
式中
r和
r′分別為
O和
O′到
P的距離。令
O′趨於
O,並要求
Q·
OO′→
m,得偶極子速度勢的表達式:
式中
![](/img1/14086.gif)
為函數
![](/img1/14087.gif)
在
L方向上的方向導數;
θ為
L和
OP的夾角;
m為偶極矩矢量,其大小為
m,方向由匯到源,可見偶極子有方向性。從匯向源引出的直線是偶極子的軸線。取球坐標系,使方程中的
θ和球坐標系中的坐標
θ重合。根據軸對稱性,存在著
流函數
Ψ,使
式中
vr、
vθ為
r、
θ方向的速度分量,積分之,得:
![](/img1/14089.gif)
,
這裡約定
θ=0時
Ψ=0。在柱坐標系中,偶極子的ф和
Ψ的表達式為:
![](/img1/14090.gif)
。
對平面偶極子進行完全類似的定義和討論,可得ф和
Ψ的表達式:
它的復變解析函數(即復位勢)的表達式為:
式中
![](/img1/14093.gif)
,
β為
OL與
x軸的夾角(圖1)。偶極子流的流線族和等勢線族如圖2、圖3所示,它們顯然是正交的。在二維偶極子流中,流線是圓心在
y軸上的圓,而等勢線則為圓心在
x軸上的圓(圖2)。在三維偶極子流中,等勢線和流線組成的正交曲線網和二維情形相似,但它們的形狀已經不是圓瞭(圖3)。
偶極子流是一種重要的基本流子,它和其他基本流子疊加在一起,可以得到一些很典型的流動。例如均勻流同一個方向與均勻流相反的平面偶極子疊加,得到均勻來流繞圓柱的流動;均勻流同一個方向與均勻流相反的三維偶極子疊加,則得均勻來流繞圓球的流動(圖),其速度勢ф的方程為:
![](/img1/14097.gif)
,
式中
V
∞為均勻來流的速度;
α為圓球半徑;
r、
θ為球極坐標。和三維點源一樣,三維偶極子也可以連續地分佈在曲線、曲面或體積內,使單位長度、單位面積或單位體積上的強度保持有限,從而為解決繞流問題提供另一類奇點組合。例如,沿圓周均勻分佈偶極子強度,使偶極子軸線與圓周所在的平面垂直,再在偶極子的負軸方向疊加一均勻流動,就可得到繞圓環形物體的流動。