ポテンシャル流れ — CAE用語解説

ポテンシャル流れは非粘性・非圧縮・非回転という理想化された流れで、速度ポテンシャルが存在する。現実の流れには粘性があり境界層や乱流が生じるから大きく違う。でも実際には翼の外部遠方場や高速水中物体の前方では近似精度が高く、今でも初期設計段階の概算に有用だ。

そう、ポテンシャル流れではLaplace方程式という線形の偏微分方程式を解けばいい。Navier-Stokesより圧倒的に計算が軽くて、解析解も求まる場合が多い。翼型まわりの流れで揚力・抗力係数の初期見積もりに使うパネル法がその典型例だよ。

その通り。物体表面をパネルで分割して、各パネルに渦やソースを配置してポテンシャルを表現する境界要素法（BEM）の一種だ。航空機翼の空力初期設計では今でも使われていて、計算時間が数秒と非常に速いのが強みだ。AVLやXFOILがよく使われる無料ツールだよ。

粘性効果が重要な境界層、流れが剥離するような高迎角、亜音速・超音速の衝撃波、渦が強く発達する複雑流れなどでは適用できない。実際の設計では初期段階でパネル法→中程度の信頼性が必要ならRANS CFD→高精度ならLES/DNS、という段階的アプローチをとることが多い。

• パネル法
• Laplace方程式
• 非回転流
• 空気力学
• 境界要素法