Потенциален поток
от Уикипедия, свободната енциклопедия
Потенциален поток, известен още като безротационен (невихров), е понятие в хидрогазодинамиката за стационарен (установен, непроменлив във времето) поток поток на несвиваеми флуиди, определен с уравненията:
- (нулева ротация = без вискозитет)
- (нулева дивергенция = запазване на обема)
Еквивалентно,
където:
- v е вектора на скоростта на флуида,
- Φ е потенциалът на потока (потенциалът на скоростта на потока), скалар.
Уравненията по-горе подсказват , или в сила е Уравнението на Лаплас.
Заедно с уравненията на Навие-Стокс и уравненията на Ойлер, тези уравнения може да се използват за намиране на решения на много практически задачи за потоци. За двуизмерния случай, потенциалният поток се редуцира до много проста система, която се описва чрез комплексни числа. Потенциалният поток не включва всички характеристики на потоците, които се проявяват в реалният случай. Например, потенциалният поток изключва турбулентността, която често сe среща в практиката. Ричард Файнман смята, че потенциалният поток няма физически смисъл. Според него единственият флуид, който отговаря на допусканията, е „сухата вода“.
Също така, от допускането, че имаме потенциален поток се получават някои грешни резултати, например Парадоксът на Даламбер според който при движение на тяло в заобикалящ го отвсякъде флуид челното съпротивление е нула. По-точно, потенциалният поток не може да се използва за поведението на потоци, които включват граничен слой. Идеята за потенциалния поток е важна за много клонове на механиката на флуидите. По специално, прости потенциални потоци (наречени елементарни потоци), като свободния вихър (водовъртеж) и точковият източник притежават готови аналитични решения. Тези решения могат да се насложат, за да създадат по-цялостни решения за потока, задовлявайки различни гранични условия. Изчислените по този начин потоци съответстват добре на реалните потоци в хидрогазодинамиката. Още по-добра точност се получава, когато се взема под внимание отклонението (понякога малко) между наблюдавания поток и съответстващия потенциален поток. Потенциалният поток намира много приложения в сфери като самолетостроенето. В изчислителната хидрогазодинамика един от методите е да се комбинират решението за потенциалния поток извън граничният слой и решението на граничните уравнения в граничния слой. Тъй като потокът е невискозен и освободен от напречни сили (и вътрешни сили на триене), това означава че всяка поточна линия може да бъде заменена от твърда граница, без това да промени полето на потока. Тази техника се използва в аеродинамиката.