II. Ergebnisse der klassischen Hydrodynamik.
S 6. Potentialströmung. Integration der Eulerschen
Gleichungen. .
Von besonderem Interesse ist der Fall, daß der Flüssigkeitsraum von
Wirbeln frei ist, d.h.
rot vd = 0.
Die damit identischen Gleichungen:
0U0z O0v Öv Ö v2. dv Öwv ;
öy 02) 0a “dm? 0w OU (2,26)
sind nichts anderes als die Bedingungen dafür, daß v„ dx + v,dy + v,dz
das vollständige Differential einer Ortsfunktion & (x, y, z) ist:
do = v,dx + vydy + v,dz,
d.h. aber:
D = grad ©.
Die Ortsfunktion @ wird Geschwindigkeitspotential genannt,
und die Strömung heißt dann eine Potentialströmung.
@ ist, wie man sieht, nur bis auf eine von x, y, z unabhängige Größe
vestimmt, welche im allgemeinen Falle noch von der Zeit abhängig
sein kann, im Falle der stationären Strömung aber eine Konstante ist.
Legen wir von der Stelle Po (%o, Yo, zo) Nach P (x, y, z) durch den
Flüssigkeitsraum irgendeine ganz in diesem gelegene Kurve, so ist
P P P
Ög
o= fda= frde= f wsds, (2,28)
D P. P,
wenn v, die Komponente von v in Richtung s bedeutet. Der Stokessche
Satz (2,14). 5. 20 sagt jetzt aus: Wenn € eine ganz im Flüssigkeitsraum
gelegene geschlossene Kurve ist, so muß
/ veds = / do = 0
C Oo
sein; 9 bekommt also denselben Wert wieder, wenn man auf einer ge-
schlossenen Kurve von irgendeiner Stelle ausgehend durch den Flüssig-
keitsraum zum Ausgangspunkt zurückkehrt. Ist der Raum einfach
zusammenhängend, so heißt das, daß © eine eindeutige Funktion des
Ortes im Flüssigkeitsraum ist.
Wenn in einem einfach zusammenhängenden Flüssigkeits-
raum keine Wirbel vorhanden sind, so ist das dort existierende
Geschwindigkeitspotential eine eindeutige Funktion des
Ortes.
Die Flächen © = const. stellen eine unendliche Schar von Flächen
zleichen Geschwindigkeitspotentials dar; die Integration der
Differentialgleichungen der Stromlinien, vgl. (2,1) S. 15,
dx d dz
dw Br = (2,29)
OÖ Öy Öz
(2,27)