Wir (dynamika płynów)

Z Wikipedii

Wir (ang. vortex) - jednospójny obszar płynu, w którym wektor rotacji prędkości płynu jest różny od zera i posiada ten sam kierunek i zwrot w każdym punkcie pola. Taki wir zapisać można w postaci:

gdzie jest wektorem prędkości płynu. Równanie powyższe opisuje wir płaski. Istnieją ponadto przestrzenne struktury wirowe, np. wir toroidalny tworzący się w obszarze któtkiego, ostrokrawędzistego rozszerzenia rury.

W obszarze wiru wektor prędkości kątowej płynu jest różny od zera, prostopadły do płaszczyzny wiru i wyraża się on wzorem:

W rzeczywistych wirach występujących w przyrodzie prędkość kątowa (a zatem i rotacja prędkości) nie jest na ogół stała, lecz jej wartość zmniejsza się stopniowo wraz z odległością od centrum wiru.

Linie prądu w obszarze wiru płaskiego tworzą krzywe zamknięte. W warunkach przepływu stacjonarnego poruszają się po nich cząstki płynu.

Wiry występują powszechnie w przepływach płynów rzeczywistych. Można je zaobserwować bezpośrednio w obszarze oderwania warstwy granicznej. W sprzyjających sytuacjach tworzyć mogą ścieżki wirowe. W przepływach laminarnych wiry mają czesto charakter stabilnych struktur koherentnych.

Istnienie kaskady wirów o rozmaitych skalach charakterystyczne jest dla przepływu turbulentnego. Jednakże w turbulencji pojedyncze duże wiry są na ogół niestateczne i szybko ulegają przekształceniu w mniejsze struktury wirowe.

Wiry obserwuje się :

• podczas laminarnych i turbulentnych przepływów płynów rzeczywistych,
• wokół końców skrzydeł samolotów (tzw. wir podkowiasty),
• w pewnej odległości od krawędzi spływu skrzydeł ptaków i samolotów,
• od strony zawietrznej opływanych ciał stałych (samochodów, statków, pocisków),
• w wielu zjawiskach atmosferycznych (tornada, chmury kłębiaste),
• podczas wybuchu bomby atomowej w tzw. grzybie atomowym.

Wiru rzeczywistego opisanego podanym wyżej równaniem nie należy mylić z tzw. wirem potencjalnym, zwanym też pseudowirem.