Vortex (hidrodinamică)

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 19 august 2020; verificarea necesită 1 editare .

Vortex

Fișiere media la Wikimedia Commons

Un vortex este un tip de flux mediu continuu.

Este un flux special în care fluxul se rotește în jurul unei axe imaginare, dreaptă sau curbă. Acest tip de mișcare se numește vortex.

Mișcările vortexului sunt larg răspândite în lichide, medii gazoase și în plasmă - inele de fum, vârtejuri în râuri, de exemplu, cauzate de vâsle când vâsliți, vânturi puternice speciale - tornade și tornade etc. Vortexurile formează avioane zburătoare, mașini care trec, vortexurile coboară din Clădirile suflate de vânt, vortexurile dau naștere unor trăsături caracteristice în atmosferele planetare, cum ar fi Marea Pată Roșie a lui Jupiter , hexagonul gigant de la polul lui Saturn . Circulația în ocean prezintă și un sistem de vâltoare. Circulația generală a atmosferei nu este altceva decât un sistem auto-organizat de celule de circulație - vârtejuri în planul vertical și orizontal. Și sistemul solar și galaxiile spirale sunt toate vârtejuri.

Vortexurile sunt componenta principală a fluxului turbulent . În absența forțelor externe și a neomogenității termice, frecarea vâscoasă într-un fluid va stinge, de regulă, vârtejurile în timp.

Într-un vortex, viteza curgerii este cea mai mare în apropierea axei vortexului și scade invers proporțional cu distanța de la acesta. Vorticitatea ( rotorul de viteză ) este foarte mare în regiunea care înconjoară axa și aproape zero în restul vortexului; în timp ce presiunea scade brusc pe măsură ce se apropie de axă. Odată formate, vortexurile se pot mișca și interacționa în relații complexe. Un vortex în mișcare poartă ceva energie și masă. Într-un vortex staționar, liniile de curgere sunt închise. În mișcarea sau dezvoltarea vârtejurilor , liniile de curgere au tendința de a forma spirale.

Model matematic

Vorticitatea dă caracteristici cantitative ale mișcării vortexului : - rotor $\operatorname {putrezire} \mathbf {V} =[\nabla,\mathbf {V} ]=\left|{\begin{matrice}\mathbf {e} _{x}&\mathbf {e} _ {y}&\mathbf {e} _{z}\\{\frac {\partial }{\partial x))&{\frac {\partial }{\partial y))&{\frac {\partial } {\partial z}}\\V_{x}&V_{y}&V_{z}\\\end{matrice}}\right|$

Rigid ca mișcarea: vorticitate peste tot

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

Vortex izolat: vorticitate numai în centru, fără alte puncte ale câmpului de curgere

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

Vezi și

Literatură

Vila G. Teoria Vortexurilor. Traducere din franceza. M.-L.: ONTI, 1936. - 251 p.
Batchelor J. , Moffat G., Saffman F. et al. Modern fluid dynamics. Reușite și probleme: Per. din engleza. 1984.- 504 p.