旋渦
[拼音]：xuanwo
[外文]：vortex
半徑很小的圓柱在靜止流體中旋轉(zhuǎn)引起周圍流體作圓周運(yùn)動(dòng)的流動(dòng)現(xiàn)象。一般旋渦內(nèi)部有一渦量的密集區(qū)，稱渦核，其運(yùn)動(dòng)類似剛體旋轉(zhuǎn)。上述圓柱體即相似于旋渦的渦核。在它的外部，流體的圓周速度與半徑成反比；在它內(nèi)部，則與半徑成正比，在渦心上圓周速度為零。旋渦是飛行器繞流中的重要流動(dòng)現(xiàn)象，對(duì)飛行器的空氣動(dòng)力特性有重要影響（見機(jī)翼空氣動(dòng)力特性和機(jī)身空氣動(dòng)力特性）。
用無(wú)粘性理想流體理論研究機(jī)翼繞流時(shí)，需要運(yùn)用許多理想旋渦的概念。如渦核半徑為零的集中渦（或線渦），渦心上速度為無(wú)窮大；由無(wú)數(shù)集中渦排列而成的渦面，是切向速度的不連續(xù)面；在定常流動(dòng)中，渦軸與氣流速度方向處處一致的渦線為自由渦，否則為附著渦；在流場(chǎng)中不承受壓差的渦面稱為自由渦面，否則為附著渦面。這些理想旋渦是有限翼展機(jī)翼升力線理論和升力面理論的基礎(chǔ)。實(shí)際流場(chǎng)中還有脫體渦和尾跡渦。
脫體渦
從彈體背風(fēng)面或機(jī)翼的尖前緣分離出來(lái)的旋渦。它們都屬自由渦，在往下游的方向上旋渦強(qiáng)度不斷加強(qiáng)，直到成為尾跡渦為止。它們從分離線脫出后，渦層末端卷成具有渦核的旋渦。圖中是用煙跡法顯示的三角翼上表面脫體渦中心的照片。在旋渦破裂之前，由于旋渦處的低壓使機(jī)翼產(chǎn)生附加渦升力。旋渦破裂后，突然擴(kuò)散，形成湍流團(tuán)。圖中還顯示出兩種破裂形式。上方是螺旋型破裂，下方是渦泡型破裂。翼表面上方旋渦破裂后，升力突然下降，壓力中心前移。
尾跡渦
如二維圓柱繞流背風(fēng)面的脫體渦，其中包括著名的卡門渦街，以及機(jī)翼后緣開始卷起的旋渦等。在一定距離后，機(jī)翼尾跡渦逐漸卷成一對(duì)具有渦核的旋渦（也稱翼梢渦）。此后由于渦量的對(duì)流和粘性耗散，旋渦半徑逐漸擴(kuò)大，內(nèi)部壓強(qiáng)和速度逐漸趨近于來(lái)流值。大型飛機(jī)的尾跡渦可能對(duì)處于尾跡區(qū)的小型飛機(jī)造成災(zāi)難性后果。超音速飛行器的尾跡渦可以傳播到很遠(yuǎn)的地方。
參考文章
- 旋渦Eddy（或Vortex）地球科學(xué)
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標(biāo)簽：旋渦
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