求教流體力學中渦流的詳細解釋。？

1樓：奶瓶戰鬥機

英語中eddy和vortex兩詞的含義在文獻中好像沒有嚴格定義。這裡的渦流我理解為vortex。

粘性流體中渦流的大小取決於所選識別器的閾值，不同的閾值可能導致流場中沒有渦流，亦或是處處都是渦流。

因此我們不關心渦流有多大，而先判斷有沒有渦流。如果判斷出存在渦流核心，則渦流存在。

識別渦流核心的標準為：

(1)識別標準應該是伽利略不變式，也就是兩個慣性運動的觀察者用同一標準判斷渦流核心不會出現兩個結果。

(2)渦旋核必須具有淨渦量。因此潛在的流動區域被排除在渦流核之外。

(3)渦流核內部迴旋物質點之間的距離應保持很小，即物質點的軌道緊湊。

各種判斷的不足：

(1)渦流管。渦流通常被認為是其表面由渦流線組成的管(如龍捲風)。但是渦流管的存在並不意味著渦流的存在。例如層流管道中的渦流管在任何意義上都不是渦流。

(2)區域性壓力最小值。該標準認為在離心力受壓力平衡的情況下，壓力趨向於在渦流運動的軸上具有區域性最小值。但平面的非旋轉流動，(如匯流或源流)在原點處具有最小壓力，卻不涉及渦流。

(3)封閉或螺旋路徑。但是粒子在渦流的生命週期內可能無法完成圍繞渦流中心的完整旋轉(因此沒有封閉的路徑線)。特別是在高雷諾數時，由於快速改變的渦流線拓撲結構，路徑線和流線可能會高度扭曲。

(4)渦量。渦量已被廣泛用於推導相干結構(coherent structures)並代表渦旋核。反例：均勻剪下流中無粘性的渦流。

(5)Δ準則。反例：圓錐對稱渦、混合層、圓形射流。

(6)Q準則。反例：圓錐對稱渦、渦環內的軸對稱軸向渦、Bo dewadt渦。

等等。目前沒有被廣泛接受的對渦流核的判斷。自然無法對渦流準確定義。

2樓：落落落飛

不太理解為什麼有人說定義不清。估計是指flow visualization不容易吧？

但是渦流的定義是非常明確清晰的。微觀用vorticity，巨集觀用circulation來刻畫。

Vorticity就是速度的旋度。circulation是vorticity在指定面積上的積分。

3樓：白色芬里爾

度娘如果不含糊其辭，肯定就錯了……很遺憾，現在流體力學還是沒搞明白渦流是什麼。學術點說，旋渦沒有準確的定義，或者說對旋渦仍然沒有準確的識別依據。

直觀上，渦流就是旋渦，眼睛看到流場中某處有個旋渦，那就是渦流了。目前旋渦有各種各樣的識別判據，比如Q判據，lambda2判據，等等，它們應用廣泛，但各自都存在一些缺陷，不能囊括所有的旋渦，有時候識別出的也不是旋渦。

和渦流聯絡緊密的乙個物理量叫「渦量」，是流動速度的旋度，刻畫了流體微元的旋轉。遺憾的是，微元的旋轉不等同於巨集觀上的旋渦。巨集觀旋渦內的渦量可以是零，比如理想點渦；渦量非零的地方也可以沒有旋渦，比如邊界層流動。

最後只能說，渦流就是巨集觀上的旋渦。我們對旋渦還沒有準確的定義，但已經有一些描述方法：渦量，各式各樣的渦判據。這些方法目前存在缺陷，但已經被大量使用。

樓上提到劉超群老師的工作，他是旋渦識別領域的專家。

4樓：泊乎灣

對vortex本來就沒有嚴格定義，模糊是正常的，通常用Q準則做渦識別。

2018.5.24更新：劉超群教授提出的Rortex概念有希望解決漩渦的數學定義問題。

2020.04.25更新：

劉超群教授課題組的成果已經發表在頂級期刊了，終於不再被視為是「譁眾取寵」的研究了，至於是否能解決渦的定義問題，另外一碼事。最近國內《空氣動力學報》有關於渦定義專欄。

5樓：舜雲多物理場模擬

渦流，流體力學裡有渦量的表示式。簡單說就是一種打轉的旋渦。當流體遇到障礙物時，在障礙物的後方會形成若干旋渦。

新月型沙丘的形成，就是風遇到沙丘的阻礙後，在沙丘兩翼的後方形成旋渦。模擬橋柱子後方河水的旋渦。