Rotational vs Irrotational Flow को समझें | Fluid Flow Concepts in Hindi

Fluid Mechanics में किसी भी flow को उसकी rotational property के आधार पर दो भागों में बांटा जाता है — Rotational Flow और Irrotational Flow। यह classification इस बात पर निर्भर करता है कि fluid particle अपने axis के चारों ओर घूमता है या नहीं।

1. Rotational Flow क्या होता है?

जब कोई fluid particle अपने स्वयं के axis के चारों ओर rotation करता है, तो उस प्रकार के flow को Rotational Flow कहा जाता है।

इसमें हर fluid particle का angular velocity शून्य नहीं होता, यानी particle में internal rotation मौजूद होता है।

Example: जब पानी drain के अंदर घूमता है या vortex बनता है, वह rotational flow होता है।

2. Irrotational Flow क्या होता है?

अगर fluid particles अपने axis के चारों ओर rotation नहीं करते, तो flow को Irrotational Flow कहा जाता है।

इसका मतलब है कि fluid element केवल translational motion में है, न कि rotational motion में।

Example: Streamlined laminar flow (जहाँ viscous effect बहुत कम हो) को ideal case में irrotational माना जा सकता है।

3. Mathematical Representation

किसी flow field में rotation को mathematically vorticity द्वारा represent किया जाता है।

Vorticity (ω) = ∇ × V

जहाँ V velocity vector है। यदि ω ≠ 0, तो flow rotational है, और यदि ω = 0, तो flow irrotational कहलाता है।

4. Velocity Potential Function (Φ)

Irrotational flow के लिए एक special condition होती है जहाँ velocity potential function Φ exist करता है और velocity components को define करता है:

u = ∂Φ/∂x,   v = ∂Φ/∂y,   w = ∂Φ/∂z

यदि velocity potential exist नहीं करता, तो flow rotational माना जाता है।

5. Difference Between Rotational and Irrotational Flow

Parameter	Rotational Flow	Irrotational Flow
Definition	Fluid particles rotate about their own axis.	Particles do not rotate about their axis.
Vorticity (ω)	Non-zero (ω ≠ 0)	Zero (ω = 0)
Velocity Potential	Does not exist	Exists
Example	Vortex flow, turbulent flow	Laminar streamline flow

6. Practical Importance

• Rotational flows का analysis complex होता है क्योंकि इसमें viscous effects शामिल होते हैं।
• Irrotational flows ideal fluid theory में उपयोग किए जाते हैं, जैसे potential flow analysis।
• Airfoil, jet, और nozzle design में irrotational assumption simplify करता है।

Conclusion

Rotational और Irrotational flow की समझ fluid dynamics में बहुत जरूरी है। Ideal fluid के लिए flow irrotational माना जाता है, जबकि real fluid viscous होने के कारण rotational होता है। यह distinction fluid motion को mathematically और practically समझने के लिए आवश्यक है।