Einteilung der Strömungsfelder

Man unterscheidet

• hinsichtlich der Zeitvariabilität (Strömungsarten):
  • stationäre Strömungs­felder, die ein über die Zeit konstantes Vektorfeld aufweisen, das mithin nur vom Ort abhängt und meist relativ einfach zu modellieren ist, oder
  • instationäre Strömungsfelder, die zeitabhängig sind.
• hinsichtlich der Ortsvariabilität:
  • homogene Strömungsfelder, in denen die Geschwindigkeit (das Vektorfeld) an allen Raumpunkten gleich ist, und
  • inhomogene, d. h. räumlich nicht konstante Strömungsfelder, in denen die Geschwindigkeit (das Vektorfeld) ortsabhängig ist.
• hinsichtlich der Dimensionalität (Strömungsgruppen):
  • Strömungsfelder, die im Wesentlichen eindimensional verlaufen. Sie sind Gegenstand der Stromfadentheorie und Hydraulik.
  • ebene Strömungsfelder, die im Wesentlichen zweidimensional verlaufen, wie Profilströmungen oder Magnetfelder um zylindrische Stabmagnete
  • räumliche Strömungsfelder, die zu ihrer Beschreibung drei und mehr Raumkoordinaten benötigen.
• hinsichtlich der analytischen Eigenschaften (Strömungsklassen):
  • in quellenfreien Strömungsfeldern ist der Fluss in ein Raumgebiet hinein gleich dem austretenden Fluss, Feldlinien sind buchstäblich unendlich oder enden auf dem Rand des Strömungsfelds, und es gibt keine Feldlinien, die im Strömungsfeld beginnen oder enden.
  • rotationsfreie Strömungsfelder können anschaulich als wirbel­frei umschrieben werden; es bedeutet aber nicht dasselbe. Rotationsfreie Strömungsfelder besitzen immer ein Potential, dessen Gradientenfeld das Strömungsfeld ergibt.
  • Strömungsfelder lassen sich (fast alle) nach dem Helmholtz-Theorem als Superposition eines rotationsfreien und eines quellenfreien (divergenz­freien) Feldes darstellen.

Flüsse und Flussdichten

In einem Strömungsfeld interessiert gelegentlich der Massenstrom, der angibt, wie viel Fluidmasse pro Zeitspanne über eine definierte Fläche tritt (Durchflussmessung). Der Massenstrom ist eine Flussgröße. Allgemein gibt ein Fluss an, wie viel einer physikalischen Größe pro Zeitspanne durch eine Probefläche hindurchfließt. Da an Flüssen in räumlichen Gebieten primär deren Dichten interessieren und Flüsse als meist schwieriger zu handhabende Flächenintegrale beschrieben werden, werden in Strömungsfeldern primär die damit verknüpften Flussdichten betrachtet, also der Fluss pro Flächeninhalt. Je nach konkretem Anwendungsgebiet kann es sich bei Flüssen und ihren Dichten z. B. um elektrische Ladungsträger, Flüssigkeiten, Gase oder magnetische Flüsse handeln.

In homogenen Strömungsfeldern ist die Flussverteilung in einem bestimmten Raumsegment des Strömungsfelds konstant. Nur in diesem Fall ist die Dichte ${\displaystyle D}$ des Feldes gleich dem einfachen Quotienten aus Fluss ${\displaystyle F}$ und Fläche ${\displaystyle A}$:

${\displaystyle D_{\text{hom}}={\frac {F}{A}}}$.

In inhomogenen Strömungsfeldern ist die Flussdichte an jedem Raumpunkt verschieden und der Fluss als Ableitung zu berechnen:

${\displaystyle D_{\text{inhom}}={\frac {dF}{dA}}}$

In instationären Strömungsfeldern können sich die Flussverteilungen zeitlich ändern.

Visualisierung

Strömungsfelder können mit Hilfe von Feldlinien veranschaulicht werden. Die Tangente an die Feldlinien gibt die Richtung des Feldes im jeweiligen Berührungspunkt an und die Dichte der Feldlinien gibt die Stärke des Feldes an. In der Fluidmechanik wird zwischen Strom-, Streich- und Bahnlinien unterschieden, siehe #Strömungsfeld in der Mechanik.

Quasistatisches Strömungsfeld

Quasistatische Strömungsfelder treten in wechselstromdurchflossenen Leitern oder etwas in Impulsstrommesswiderständen auf, solange Stromverdrängungserscheinungen keine Rolle spielen. Ob ein Strömungsfeld als quasistatisch bezeichnet werden kann oder nicht, hängt von der betrachteten Anordnung und der Änderungsgeschwindigkeit der den Leitungsstrom treibenden veränderlichen Spannung ab. Daher gilt für das quasistatische Strömungsfeld ohne Stromverdrängung das gleiche wie für ein statisches Strömungsfeld.