什么是旋涡

旋涡是半径很小的圆柱在静止流体中旋转引起周围流体作圆周运动的流动现象。

一般旋涡内部有一涡量的密集区域,成为涡核,其运动类似于刚体旋转。在涡核的外部,流体的圆周速度与半径成反比;在内部,则与半径成正比,涡心上的圆周速度为零。在自然界中,旋涡是一种极其普遍的现象。小至分子、原子尺度上的量子涡,大至光年量级的银河系螺旋结构。在我们日常生活中,也可以见到许许多多人们熟悉的旋涡:下落树叶的旋转飘落、河水遇到障碍物形成的旋涡以及小旋风、台风、龙卷风等。 

旋涡也是飞行器绕流中的重要流动现象,对飞行器的飞行有重要影响。在定常流动中,涡轴与气流速度方向一致的涡线为自由涡,否则为附着涡。旋涡在飞机气动部件的外部绕流中经常出现:围绕机翼的环流是旋涡;翼尖自由涡是一种旋涡;湍流边界层内包含大量的小旋涡;机身后部绕流中也存在大量旋涡。有的旋涡中蕴含着很大能量,中心区压力很低,会导致奇特的向上吸力效果,从而可产生升力。有记录显示,龙卷风可把人提升到100米高,一捆谷物被提升400米高,小物体被提升的高度甚至可达65千米。于是,人们开始研究如何利用旋涡能量产生升力,由此也形成了空气动力学的一个新分支──涡动力学。英法联合研制的“协和”式超音速客机就是利用涡升理论的实际成果。 

—— 完 ——
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