涡旋

周围流体作圆周运动的流动现象
涡旋(vortex,复数形式:vortices或vortexes)是指流体顺着某个方向环绕直线或曲线轴的区域,这样的运动模式即为涡流(vortical flow)。涡旋可以由被扰动的流体,例如液体、气体和电浆形成,并且是湍流的主要组成部分。涡旋的形成后可以移动、伸展、扭曲,并且和其他的涡旋以复杂的方式交互作用。在飞行器绕流中的重要流动现象,对飞行器的空气动力特性有重要影响。涡旋的例子包括烟圈,船舶和桨尾流中的涡流,以及热带气旋龙卷风尘卷风周围的风。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。

分析

物理分析

涡旋有时也称旋涡,是流体团的旋转运动。一般旋涡内部有一涡量的密集区,称为涡核,其运动类似刚体旋转,速度与半径成正比。在它的外部,流体的圆周速度与半径成反比。
涡是旋涡的一种形态,专指湍流运动中的不均一、不规则的各种尺寸的旋涡。其尺寸,大的和整个湍流的广延同量级,如在湍流边界层中,最大的涡与边界层厚度同量级;小的则小到分子粘性进行动量交换的尺度。在湍流运动中,由于涡的彼此拉伸机制,使涡由大变为略小、较小、更小的各种尺寸的涡。涡的旋转能量随之由大涡传递给较小的涡,再传给更小的涡,直到最小的那一级涡上粘性应力直接起作用把旋转动能转变为热能而耗散掉。