Vortex (hydrodynamik)

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 19. august 2020; verifikation kræver 1 redigering .

Vortex

Mediefiler på Wikimedia Commons

En vortex er en form for kontinuerlig mediumstrøm.

Det er et særligt flow, hvor flowet roterer rundt om en imaginær akse, lige eller buet. Denne type bevægelse kaldes vortex.

Hvirvelbevægelser er udbredt i væsker, gasformige medier og i plasma - røgringe, hvirvler i floder, for eksempel forårsaget af årer ved roning, særlige kraftige vinde - tornadoer og tornadoer osv. Hvirvler danner flyvende fly, passerende biler, hvirvler sænker sig fra vindblæste bygninger, hvirvler giver anledning til signaturtræk i planetariske atmosfærer, såsom Jupiters store røde plet , den gigantiske sekskant ved Saturns pol . Cirkulationen i havet præsenterer også et system af hvirvler. Generel cirkulation af atmosfæren er intet andet end et selvorganiseret system af cirkulationsceller - hvirvler i det lodrette og vandrette plan. Og solsystemet og spiralgalakserne er alle hvirvler.

Hvirvler er hovedkomponenten i turbulent flow . I mangel af ydre kræfter og termisk inhomogenitet vil viskøs friktion i en væske som regel slukke hvirvlerne over tid.

I en hvirvel er strømningshastigheden størst nær hvirvelaksen og falder i omvendt proportion til afstanden fra den. Hvirvelen ( hastighedsrotoren ) er meget høj i området omkring aksen og næsten nul i resten af hvirvelen; mens trykket falder kraftigt, når det nærmer sig aksen. Når først de er dannet, kan hvirvler bevæge sig og interagere i komplekse forhold. En vortex i bevægelse bærer noget energi og masse. I en stationær hvirvel er strømlinjerne lukkede. I bevægelige eller udviklende hvirvler har strømlines tendens til at danne spiraler.

Matematisk model

Hvirvelen giver kvantitative karakteristika for hvirvelbevægelsen : - rotor $\operatorname {rot} \mathbf {V} =[\nabla ,\mathbf {V} ]=\left|{\begin{matrix}\mathbf {e} _{x}&\mathbf {e} _ {y}&\mathbf {e} _{z}\\{\frac {\partial }{\partial x))&{\frac {\partial }{\partial y))&{\frac {\partial } {\partial z}}\\V_{x}&V_{y}&V_{z}\\\end{matrix}}\right|$

Stiv som bevægelse: hvirvel overalt

{\vec {\omega }}_{vorticity}={\frac {v_{\theta }}{r}}+{\frac {dv_{\theta }}{dr}}=2{\vec {\omega }}_{ang.velocity}

Isoleret hvirvel: hvirvel kun i midten, ingen andre punkter i strømningsfeltet

{\vec {\omega }}_{vorticity}={\frac {v_{\theta }}{r}}+{\frac {dv_{\theta }}{dr}}=0

Se også

Litteratur

Villa G. Teori om hvirvler. Oversættelse fra fransk. M.-L.: ONTI, 1936. - 251 s.
Batchelor J. , Moffat G., Saffman F. et al. Modern fluid dynamics. Succeser og problemer: Pr. fra engelsk. 1984.- 504 s.