涡旋
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流体动力学中,涡旋(vortex,复数形式:vortices[1]或vortexes[2])是指流体顺着某个方向(例如环绕直线或曲线轴)运动时形成的区域。这样的运动模式又称涡流(vortical flow)[3][4]。
涡旋是由被扰动的流体,例如液体、气体和等离子体形成的。涡旋的例子包含烟圈,船舶和桨尾流中的涡流,以及热带气旋、龙卷风和尘卷风周围的风。飞机的尾流中会形成涡旋,并且涡旋是木星大气层中相当明显的特征。
涡旋是湍流的主要组成部分。在不存在外力和任何大尺度旋转中,流体的黏性摩擦会将流动趋向非旋涡旋。这样的涡旋中,流体速度最快的地方是紧邻涡旋轴心的区域,并且速度随距离成反比。流体速度场的旋度,即涡量,在接近涡旋轴的部分极高,但在涡旋的其他区域趋近于0,并且压力在接近轴时明显下降。
涡旋形成后可以移动、沿伸、扭曲,并且和其他的涡旋以复杂的方式相互作用。移动的涡旋会带有角动量和线动量、能量和质量。在稳定流涡旋中,流线和迹线是封闭的。移动或变化中涡旋的流线和迹线经常形成螺线。