Вихрь (гидродинамика)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
A whirlpool in a glass of water.jpg

Вихрь в гидродинамике представляет собой особое течение жидкости, при котором поток совершает вращение вокруг воображаемой оси, прямой или изогнутой. Такой тип движения называется вихревым. Вихревые движения также существуют в газообразной среде и в плазме.

Примеры вихревого движения — кольца дыма, водовороты в реках, например, вызываемые веслами при гребле, особые мощные ветра — торнадо и смерчи. Вихри образуют пролетающие самолеты, проезжающие автомобили, вихри сходят с обдуваемых ветром зданий, вихри дают характерные особенности в атмосферах планет, например Большое красное пятно Юпитера, гигантский гексагон на полюсе Сатурна. Циркуляция в океане также представляет систему вихрей. Общая циркуляция атмосферы есть ничто иное, как самоорганизованная система циркуляционных ячеек — вихрей в вертикальной и горизонтальной плоскостях. И Солнечная система и спиральные галактики — всё это вихри.

Вихри являются основным компонентом турбулентного течения. При отсутствии внешних сил и термической неоднородности вязкое трение в жидкости, как правило, со временем погасит вихри.

В вихре скорость течения наибольшая вблизи оси вихря и убывает обратно пропорционально расстоянию от неё. Завихренность (ротор скорости) очень высока в области, окружающей ось, и почти нулевая в остальной части вихря; то время как давление резко падает по мере приближения к оси. После образования вихри могут перемещаться и взаимодействовать в сложных отношениях. Движущийся вихрь несет в себе некоторую энергию и массу. В стационарном вихре линии тока замкнуты. В движущихся или развивающихся вихрях линии тока, как правило, образуют спирали.

Математическая модель[править | править вики-текст]

Количественные характеристики вихревого движения дает завихренность:  — ротор

Rotational vortex.gif
Движение, подобное вращению твердого тела: завихренность повсюду
Irrotational vortex.gif
Изолированный вихрь: завихренность только в центре, в остальных точках отсутствует

См. также[править | править вики-текст]

Литература[править | править вики-текст]

  • Вилля Г. Теория вихрей. Перевод с французского. М.-Л.: ОНТИ, 1936.— 251 с.
  • Бэтчелор Дж., Моффат Г., Сэффмен Ф. и др. Современная гидродинамика. Успехи и проблемы: Пер. с англ. 1984.— 504 с.