Vortex (hydrodynamika)

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 19. srpna 2020; ověření vyžaduje 1 úpravu .

Vír

Mediální soubory na Wikimedia Commons

Vír je druh kontinuálního proudění média.

Jde o speciální proudění, při kterém se proudění otáčí kolem pomyslné osy, přímé nebo zakřivené. Tento typ pohybu se nazývá vír.

Vířivé pohyby jsou rozšířené v kapalinách, plynných médiích a v plazmě - kouřové prstence, víry v řekách např. způsobené vesly při veslování, zvláštní silné větry - tornáda a tornáda atd. Víry tvoří létající letadla, projíždějící auta, víry sestupují z větrem ošlehané budovy, víry dávají vzniknout typickým útvarům v planetárních atmosférách, jako je Jupiterova Velká rudá skvrna , obří šestiúhelník na Saturnova pólu . Cirkulace v oceánu také představuje systém vírů. Obecná cirkulace atmosféry není nic jiného než samoorganizovaný systém cirkulačních buněk - vírů ve vertikální a horizontální rovině. A sluneční soustava a spirální galaxie jsou všechny víry.

Víry jsou hlavní složkou turbulentního proudění . Při nepřítomnosti vnějších sil a tepelné nehomogenity viskózní tření v tekutině zpravidla časem uhasí víry.

Ve víru je rychlost proudění největší v blízkosti osy víru a klesá nepřímo úměrně vzdálenosti od ní. Vířivost ( rychlostní rotor ) je velmi vysoká v oblasti obklopující osu a téměř nulová ve zbytku víru; zatímco tlak prudce klesá, když se blíží k ose. Jakmile se víry vytvoří, mohou se pohybovat a interagovat ve složitých vztazích. Pohybující se vír nese určitou energii a hmotu. Ve stacionárním víru jsou proudnice uzavřeny. V pohybujících se nebo vyvíjejících se vírech mají proudnice tendenci tvořit spirály.

Matematický model

Vířivost udává kvantitativní charakteristiky vírového pohybu : - rotor $\operatorname {rot} \mathbf {V} =[\nabla ,\mathbf {V} ]=\left|{\begin{matrix}\mathbf {e} _{x}&\mathbf {e} _ {y}&\mathbf {e} _{z}\\{\frac {\partial }{\partial x))&{\frac {\partial }{\partial y))&{\frac {\partial } {\částečné z}}\\V_{x}&V_{y}&V_{z}\\\end{matrix}}\right|$

Prudký pohyb: vír všude

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

Izolovaný vír: vír pouze ve středu, žádné další body proudového pole

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

Viz také

Literatura

Villa G. Teorie vortexů. Překlad z francouzštiny. M.-L.: ONTI, 1936. - 251 s.
Batchelor J. , Moffat G., Saffman F. et al. Moderní dynamika tekutin. Úspěchy a problémy: Per. z angličtiny. 1984.- 504 s.