«Вихревое движение»

движение жидкости или газа, при котором их малые элементы (частицы) перемещаются не только поступательно, но и вращаются около некоторой мгновенной оси.

Подавляющее большинство течений жидкости и газа, которые происходят в природе или осуществляются в технике, представляет собой В. д. Например, движение воды в трубе всегда является В. д. как в случае ламинарного течения (См. Ламинарное течение), так и в случае турбулентного течения (См. Турбулентное течение). Вращение элементарных объёмов обусловлено здесь тем, что на поверхности стенки из-за прилипания жидкости скорость её равна нулю, а при удалении от стенок быстро возрастает, так что скорости соседних слоёв значительно отличаются друг от друга. В результате тормозящего действия нижнего слоя и ускоряющего действия верхнего (рис. 1) возникает вращение частиц, т. е. имеет место В. д. Примерами В. д. являются: вихри воздуха в атмосфере, которые часто принимают огромные размеры и образуют СмерчииЦиклоны; водяные вихри, которые образуются сзади устоев моста; воронки в воде реки и т.д.

Количественно В. д. можно охарактеризовать вектором ω угловой скорости вращения частиц, который зависит от координат точки в потоке и от времени. Вектор ω называется вихрем среды в данной точке; если ω = 0 в некоторой области течения, то в этой области течение безвихревое. Вращающиеся частицы среды могут образовывать вихревые трубки (рис. 2) или отдельные 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 (например, на поверхности обтекаемого тела; на поверхности сосуда, внутри которого заключена жидкость; на поверхности земли — в случае смерчей, на поверхности воды или на дне реки — в случае вихрей в текущей воде и т.п.).

Присутствие в жидкости вихрей вызывает появление в ней добавочных скоростей. При наличии в жидкости системы вихрей они влияют на движение друг друга. Так, например, 2 вихря (рис. 3) равной по величине и противоположной по знаку интенсивности Г сообщают друг другу равные по величине и одинаково направленные скорости v, т. е. движутся поступательно; 2 вихря, имеющие одинаковые по абсолютной величине и знаку интенсивности, вращаются вокруг оси, проходящей через середину расстояний между ними.

Если 2 вихревых кольца имеют общую ось (рис. 4) и одинаковое направление вращения, то переднее кольцо вследствие скоростей, сообщаемых задним, увеличивается в диаметре и замедляется; заднее при этом уменьшается в диаметре, проходит сквозь переднее, т. е. они меняются местами, и весь процесс начинается сначала («игра» вихревых колец).

Во всякой вязкой жидкости действуют силы трения, в результате которых вихри меняют свою интенсивность — постепенно затухают. Т. к. вода и особенно воздух имеют малую вязкость, то в них вихри могут сохраняться довольно долгое время; например, смерчи иногда перемещаются на большие расстояния. В среде, лишённой вязкости (идеальная жидкость), вихри не могли бы ни появляться вновь, ни затухать. В средах с малой вязкостью (вода, воздух) В. д. возникает в тех частях течения, где сила вязкости всего сильнее проявляется, — в слое вблизи поверхности обтекаемого тела, в так называемом пограничном слое (См. Пограничный слой), заполненном сильно завихренной средой. Вихри пограничного слоя сбегают с поверхности обтекаемого тела и создают за этим телом след в форме тех или иных образований (вихревых слоёв или вихревых дорожек (См. Вихревая дорожка)). Вихри, возникающие при движении тела в среде, определяют значительную часть подъёмной силы (См. Подъёмная сила) и силы лобового сопротивления (См. Лобовое сопротивление), действующих на него. Поэтому изучение В. д. имеет большое значение для расчёта и конструирования крыльев самолётов, воздушных винтов, лопаток турбин и т.д.

Лит.: Прандтль Л., Гидроаэромеханика, пер. с нем., 2 изд., М., 1951; Фабрикант Н. Я., Аэродинамика, М., 1964.

Рис. 1. Распределение скорости v по сечению трубы; элементарные объёмы вращаются, как показано стрелками.

Рис. 2. Вихревые трубки.

Рис. 3. Скорости, сообщаемые друг другу двумя плоскими вихрями.

Рис. 4. Взаимодействие вихревых колец.

ВИХРЕВОЕ движение - движение жидкости (или газа), при котором их малые объемы перемещаются не только поступательно, но и вращаются около некоторой мгновенной оси (напр., смерчи, воронки в воде и т. д.).

физ. whirl, eddy

eddy, eddy(ing) motion, swirling motion, vortex motion, swirling, whirl

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.

ВИХРЕВОЕ ДВИЖЕНИЕ, завихрение или водоворот, наблюдаемый при движении текучей среды. В идеальной текучей среде завихрений не бывает из-за отсутствия вязкости. Однако при исследовании реальных текучих сред они очень важны. В частности, завихрения, наблюдаемые за несущей поверхностью крыла самолета, представляют большой интерес для аэродинамических конструкций. Исследование турбулентности показывает, что чем меньше несущая поверхность, тем лучше аэродинамические качества.

вихрево́е движе́ние

движение жидкости (или газа), при котором их малые объёмы перемещаются не только поступательно, но и вращаются около некоторой мгновенной оси (например, смерчи, воронки в воде и т. д.).

* * *

ВИХРЕВО́Е ДВИЖЕ́НИЕ, движение жидкости (или газа), при котором их малые объемы перемещаются не только поступательно, но и вращаются около некоторой мгновенной оси (напр., смерчи(см. СМЕРЧ), воронки в воде и т. д.).

движение жидкости или газа, сопровождающееся вращением частиц среды (её элементарных объёмов) вокруг мгновенных осей, проходящих через эти частицы. Примерами В. д. являются ламинарное течение и турбулентное течение реальных (вязких) жидкостей и газов в пограничном слое как при движении по трубопроводам, так и при внеш. обтекании тел (крыла самолёта, лопаток турбин и т. п.). Примером мощного В. д. в атмосфере может служить смерч.

eddy, eddy(ing) motion, swirling motion, vortex motion, swirling, whirl

* * *

whirling motion

movimento vorticoso

движение жидкости (или газа), при к-ром их малые объёмы перемещаются не только поступательно, но и вращаются около нек-рой мгновенной оси (напр., смерчи, воронки в воде и т. д.).