位流,也叫非旋转流。在矢量运算中,保守向量场是一个矢量场,它是一些函数的梯度。保守矢量场具有线积分是路径无关的特点,即两点之间的任何路径的选择不会改变线积分的值。线积分的路径独立性相当于保守的向量域。保守的矢量场也是非旋转的;在三个维度上,这意味着它有消失的曲面域。如果域简单连接,则非旋转矢量场必然是保守的。
位流,也叫非旋转流。在矢量运算中,保守向量场是一个矢量场,它是一些函数的梯度。保守矢量场具有线积分是路径无关的特点,即两点之间的任何路径的选择不会改变线积分的值。线积分的路径独立性相当于保守的向量域。保守的矢量场也是非旋转的;在三个维度上,这意味着它有消失的曲面域。如果域简单连接,则非旋转矢量场必然是保守的。
保守的矢量场自然地出现在力学中:它们是表示能量被保存的物理系统力的矢量场。对于保守的系统,在配置空间中沿着路径移动的工作仅取决于路径的端点,因此可以定义独立于所采取路径的势能。
M. C. Escher的绘画升序和降序说明了一个非保守的矢量场,不可思议地看起来是沿着楼梯移动的地面上不同高度的梯度。 这是旋转的,因为它可以保持越来越高,或者在环绕的同时不断变低。 这是不保守的,因为可以在上升多于一个下降的同时返回到起点,反之亦然。 在一个真正的楼梯上,地面上方的高度是一个标量势场:如果一个人返回到同一个地方,一个向上一个向下,一个往下走。 它的梯度将是一个保守的矢量场,是非旋转的。 绘画中描绘的情况是不可能的。
向量域v:U属于实数域,其中U是全体实数域的开放子集,当且仅当存在C ^ 1,使得:
成立时,可以说v是保守场。其中, 表示
矢量微积分的基本定理表明,任何矢量场都可以表示为保守矢量场和螺线管场的和。
流体的流速v是矢量,并且流量的涡流
可以定义为:涡度的一个常见的替代符号是 。
如果v是非旋转的,则由于
,那么这个流被认为是一个非旋转的流,即位流。非旋转流的涡流为零。开尔文循环定理指出,在非粘性流中是非旋转的流体将保持不旋转。该结果可以从通过采用Navier-Stokes方程的卷曲获得的涡度传递方程式得出。
对于二维流动,涡度作为流体元件局部旋转的量度。请注意,涡度并不意味着流体的全球行为。在直线上行进的流体可能具有涡度,并且可以使在圆圈中移动的流体是不旋转的。