斜壓流體

內部任一點的壓力不僅是密度的函式，而且還和其他熱力學參量（例如溫度等）有關的流體稱為斜壓流體。

基本介紹

• 中文名：斜壓流體
• 外文名：baroclinic fluid

定義

斜壓流體是相對正壓流體而言的。正壓流體指內部任一點的壓力只是密度的函式的流體。而斜壓流體的壓力不僅是密度的函式，還和其他熱力學參量（例如溫度等）有關。

渦量源

考慮到正壓流場中，只有一個獨立熱力學參量，即 ，必定有。斜壓流場中，存在兩個獨立熱力學參量，導致。渦量動力學方程

表明在原本無旋的流場中，導致渦量產生的因素有流場的斜壓性，非保守力場和流體的粘性，它們統稱為三大渦量源。

海洋斜壓場

當海水密度不為常數，特別在水平方向上存在明顯差異時，此時等壓面相對於等勢面將會發生傾斜，這種壓力場稱為斜壓場。如圖1所示。

在斜壓場的情況下，海水質點所受的重力與壓強梯度力已不能平衡，由於等壓面的傾斜方向是任意的，所以壓強梯度力一般與重力方向不在同一直線上。其一般表達式為

式中n為等壓面的法線方向。寫成分量形式，即壓強梯度力在x，y，z三個方向上的分量分別為

在正壓流場中，等壓面和等密度面相平行；在斜壓流場中，等壓面和等密度面相交。在圖1右表示的斜壓流動中，水平實線代表靜止大氣的等壓線；斜的虛線代表等密度線。在同一水平線上，左邊的流體較輕，右邊的流體較重；在相同的壓力梯度下，形成順時針的環流。這個環流使逐步轉到沿的方向，使斜壓效應最後消失。

因為海洋常常處在斜壓狀態，所以壓強梯度力水平分量也就經常存在。儘管它的量級很小，大約相當於一個無摩擦的物體於坡度為1cm：1km的斜面上向下滑動所受的力，但由於海水本身是流體，在水平方向上極小的力也會引起流動，它因之成了引起海水運動的重要作用力。