Физическая энциклопедия - вихревое движение

движение жидкости или газа, при к-ром их малые элементы (ч-цы) перемещаются не только поступательно, но и вращаются около нек-рой мгновенной оси. Подавляющее большинство течений жидкости и газа, к-рые происходят в природе или осуществляются в технике, представляет собой В. д. Напр., при движении воды в трубе имеет место В. д. как в случае ламинарного течения, так и в случае турбулентного течения.

Вращение элем. объёмов обусловлено здесь тем, что на стенке из-за прилипания жидкости скорость её равна нулю, а при удалении от стенки быстро возрастает, так что скорости соседних слоев значительно отличаются друг от друга. В результате тормозящего действия одного слоя и ускоряющего действия другого возникает вращение ч-ц, т.

е. имеет место В. д. Примерами В. д. явл. также: вихри воздуха в атмосфере, к-рые часто принимают огромные размеры и образуют смерчи и циклоны; водяные вихри, к-рые образуются сзади устоев моста; воронки в воде реки и т. п. Количественно В. д. можно охарактеризовать вектором w угл. скорости вращения ч-ц, к-рый зависит от координат точки в потоке и от времени.

Вектор и наз. вихрем среды в данной точке; если w=0 в нек-рой области течения, то в этой области течение безвихревое. Вращающиеся среды могут образовывать вихревые трубки или отд. слои. Вихревая трубка не может иметь внутри жидкости ни начала, ни конца; она или может быть замкнутой (вихревое кольцо), или должна иметь начало и конец на границах жидкости (напр.

, на поверхности обтекаемого тела; на поверхности сосуда, внутри к-рого заключена жидкость; на поверхности земли в случае смерчей; на поверхности воды или на дне реки в случае вихрей в текущей воде и т. п.). В движущейся среде, лишённой вязкости (идеальная жидкость), вихри не могли бы самопроизвольно появиться, а будучи созданы, не могли бы затухать. В средах с малой вязкостью (вода, воздух) В. д. возникает в тех областях течения, где вязкость всего сильнее проявляется: в слое вблизи обтекаемого тела, в т. н. пограничном слое, заполненном сильно завихрённой средой. Вихри пограничного слоя сбегают с поверхности обтекаемого тела и создают за этим телом след в форме тех или иных образований (вихревых слоев или вихревых дорожек). Вихри, возникающие при движении тела в среде, определяют значит. часть подъёмной силы и силы лобового сопротивления, действующих на него. Поэтому изучение В. д. имеет большое значение для расчёта и конструирования крыльев самолётов, возд. винтов, лопаток турбин и т. д. .