Potensialstrøm

Potensialstrøm er en idealisert beskrivelse av væskestrømning der strømfeltet er irrotasjonelt og ofte inkompressibelt. Begrepet kommer fra potensialteori; hastighetsfeltet kan skrives som v = ∇φ, hvor φ er et skalar potensial. I en irrotasjonell strøm er ∇×v = 0, og dermed finnes φ slik at u = ∇φ. For en inkompressibel, steady strøm følger også ∇·v = 0, noe som betyr at φ tilfredsstiller Laplaces ligning ∇^2φ = 0 i området uten kilder og sinker.

Grunnleggende komponenter i potensialstrøm er kilder og sinker, samt dobletter og en uniform strøm. En punktkilde gir potensialet φ ~ 1/r i tre dimensjoner, og en uniform strøm kan beskrives ved φ = Ux. Ved å superponere slike løsninger kan man modellere strømning rundt objekter, slik som en sirkelformet kropp eller en profil. I to dimensjoner brukes ofte logaritmiske potensiater og 2D-dobletter; komplekse potensialer benyttes for analytiske løsninger.

Anvendelser inkluderer analyse av trykkfelt og energibalanse i aerodynamikk og hydrodynamikk, spesielt i områder hvor viskositet er liten. En vanlig teknikk er å kombinere potensialstrøm med konform transformasjon (for eksempel Joukowski-transformasjon) for å få strømfelt rundt profiler som ligner luftflater. Potensialstrøm gir enkelhet og innsikt i grunnleggende strøm- og trykkfenomener og brukes ofte som første tilnærming før detaljerte viskøse beregninger tas i bruk.

Begrensninger: siden viskositet og turbulens ignoreres, beskriver potensialstrøm ikke grenseflatelaget eller separasjon ved høye Reynolds-nummer, og den gjelder primært i områder uten betydelig vorticitet eller viskøse effekter.