渦流是圍繞軸線旋轉的流體的一部分。漩渦或漩渦在自然界中以多種形式存在，例如龍卷風、颶風、漩渦等。在現實生活中也可以通過旋轉水瓶、排干水槽、旋轉茶杯等輕松觀察到漩渦。

漩渦的形狀

漩渦(wo)頂部(bu)(bu)較寬，向(xiang)底(di)部(bu)(bu)移動時逐漸變窄。這是因(yin)為(wei)壓(ya)力(li)差。頂部(bu)(bu)的(de)(de)壓(ya)力(li)較小，底(di)部(bu)(bu)的(de)(de)壓(ya)力(li)最大(da)。渦(wo)流的(de)(de)方向(xiang)通常由科里奧利效應(ying)決定(ding)。

漩渦的形狀

漩渦的形成

當(dang)流(liu)體(ti)速度存(cun)在(zai)顯著(zhu)差異時(shi)，通常會(hui)(hui)形(xing)成(cheng)渦(wo)(wo)(wo)(wo)流(liu)。速度的(de)(de)(de)差異會(hui)(hui)產生一(yi)(yi)股(gu)力量(liang)，使水(shui)(shui)在(zai)周圍(wei)旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan)。旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan)的(de)(de)(de)水(shui)(shui)通過圍(wei)繞(rao)中(zhong)心(xin)點(dian)連續旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan)來保(bao)持其(qi)角動(dong)量(liang)，同(tong)(tong)時(shi)由(you)于運(yun)(yun)動(dong)和靜(jing)止水(shui)(shui)之間(jian)存(cun)在(zai)的(de)(de)(de)摩(mo)擦力而損失一(yi)(yi)部分能量(liang)。例(li)如(ru)，如(ru)果您將陶瓷(ci)或金屬板浸入(ru)水(shui)(shui)池中(zhong)并(bing)(bing)沿直線(xian)向(xiang)前推動(dong)，則會(hui)(hui)形(xing)成(cheng)一(yi)(yi)個(ge)(ge)或多個(ge)(ge)漩(xuan)(xuan)渦(wo)(wo)(wo)(wo)。這(zhe)是(shi)因為與板接觸的(de)(de)(de)水(shui)(shui)經歷了(le)運(yun)(yun)動(dong)，而遠離板的(de)(de)(de)水(shui)(shui)保(bao)持靜(jing)止。板塊邊(bian)界周圍(wei)的(de)(de)(de)水(shui)(shui)傾向(xiang)于向(xiang)前移(yi)動(dong)并(bing)(bing)被推向(xiang)兩(liang)(liang)側。同(tong)(tong)時(shi)，盤(pan)子背面的(de)(de)(de)水(shui)(shui)被向(xiang)前吸入(ru)。現在(zai)，即使你移(yi)開盤(pan)子，運(yun)(yun)動(dong)中(zhong)的(de)(de)(de)水(shui)(shui)也會(hui)(hui)繼(ji)續旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan)并(bing)(bing)形(xing)成(cheng)肉眼(yan)很容易(yi)看到(dao)(dao)的(de)(de)(de)漩(xuan)(xuan)渦(wo)(wo)(wo)(wo)。結果形(xing)成(cheng)的(de)(de)(de)兩(liang)(liang)個(ge)(ge)渦(wo)(wo)(wo)(wo)流(liu)以相同(tong)(tong)的(de)(de)(de)速度向(xiang)前移(yi)動(dong)，并(bing)(bing)包含一(yi)(yi)條曲線(xian)的(de)(de)(de)軸線(xian)。這(zhe)意味著(zhu)兩(liang)(liang)個(ge)(ge)漩(xuan)(xuan)渦(wo)(wo)(wo)(wo)相互連接并(bing)(bing)形(xing)成(cheng)漩(xuan)(xuan)渦(wo)(wo)(wo)(wo)的(de)(de)(de)半環(huan)(huan)。添加(jia)到(dao)(dao)一(yi)(yi)個(ge)(ge)渦(wo)(wo)(wo)(wo)流(liu)環(huan)(huan)的(de)(de)(de)一(yi)(yi)塊物質被轉(zhuan)(zhuan)移(yi)到(dao)(dao)另一(yi)(yi)個(ge)(ge)渦(wo)(wo)(wo)(wo)流(liu)環(huan)(huan)。根據亥(hai)姆(mu)霍茲定律，渦(wo)(wo)(wo)(wo)流(liu)線(xian)不能在(zai)流(liu)體(ti)中(zhong)開始(shi)或結束。這(zhe)意味著(zhu)渦(wo)(wo)(wo)(wo)環(huan)(huan)要么(me)在(zai)一(yi)(yi)個(ge)(ge)環(huan)(huan)中(zhong)閉合，要么(me)在(zai)兩(liang)(liang)個(ge)(ge)單獨的(de)(de)(de)邊(bian)界點(dian)閉合。同(tong)(tong)樣，在(zai)氣體(ti)的(de)(de)(de)情況(kuang)下，在(zai)慢風上方移(yi)動(dong)的(de)(de)(de)快(kuai)風是(shi)造(zao)成(cheng)渦(wo)(wo)(wo)(wo)流(liu)煙環(huan)(huan)、颶風或其(qi)他類型(xing)的(de)(de)(de)渦(wo)(wo)(wo)(wo)流(liu)在(zai)空氣中(zhong)形(xing)成(cheng)的(de)(de)(de)原因。

漩渦的旋轉速度

與頂部(bu)(bu)相比，底(di)部(bu)(bu)的(de)渦(wo)流(liu)旋(xuan)轉速度(du)更高。這是(shi)因為漩渦(wo)在頂部(bu)(bu)更寬，并且在向(xiang)底(di)部(bu)(bu)移動時變窄。存在于底(di)部(bu)(bu)的(de)流(liu)體傾向(xiang)于在狹窄的(de)圓(yuan)形路徑(jing)中移動，這就(jiu)是(shi)為什(shen)么它必須具有每分鐘大(da)量(liang)的(de)旋(xuan)轉才能與渦(wo)流(liu)頂部(bu)(bu)圍繞同一軸旋(xuan)轉的(de)流(liu)體的(de)速度(du)相匹配。

渦流的應用

渦流的(de)(de)(de)原理是制造洗衣機(ji)、牛奶(nai)/奶(nai)油分離器等許多設(she)(she)備的(de)(de)(de)基(ji)礎。渦流的(de)(de)(de)概念也(ye)用于(yu)醫(yi)(yi)療和(he)國防領域，以對(dui)各種設(she)(she)備進行(xing)測試血(xue)(xue)液樣(yang)本并為戰(zhan)斗機(ji)飛(fei)行(xing)員(yuan)設(she)(she)計(ji)特(te)殊(shu)套裝。戰(zhan)斗機(ji)飛(fei)行(xing)員(yuan)通常會經歷急轉彎并高(gao)速轉彎。這會將血(xue)(xue)液拋向血(xue)(xue)管的(de)(de)(de)外邊界(jie)，這可能會導致嚴重的(de)(de)(de)醫(yi)(yi)療狀況(kuang)。