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Física · 术语表

什么是 Vorticidad?

Definición 2.12 Física universitaria — segundo año · 第 2 章 — Cinemática de fluidos

La vorticidad de un flujo es el campo vectorial

ω→=curl→⁡v→,curl→⁡A→=(∂Az∂y−∂Ay∂z,  ∂Ax∂z−∂Az∂x,  ∂Ay∂x−∂Ax∂y).\vect\omega = \operatorname{\vect{curl}}\vect v , \qquad \operatorname{\vect{curl}}\vect A = \Bigl(\frac{\partial A_z}{\partial y} - \frac{\partial A_y}{\partial z},\; \frac{\partial A_x}{\partial z} - \frac{\partial A_z} {\partial x},\; \frac{\partial A_y}{\partial x} - \frac{\partial A_x}{\partial y}\Bigr) .

Un flujo es irrotacional allí donde ω→=0→\vect\omega = \vect 0.

示例

Ejemplo 2.15 (Tres flujos planos)

(i) Flujo de estancamiento v→=k(x,−y)\vect v = k(x, -y): div⁡v→=0\operatorname{div}\vect v = 0, ω→=0→\vect\omega = \vect 0, φ=12k(x2−y2)\varphi = \tfrac12k(x^2 - y^2); líneas de corriente xy=xy = const., hipérbolas — un chorro que choca contra una pared, cerca del eje. (ii) Vórtice puntual v→=Γ2πre→θ\vect v = \dfrac{\Gamma}{2\pi r}\vect e_\theta (en coordenadas polares planas): incompresible e irrotacional en todas partes salvo en r=0r = 0, φ=Γθ/2π\varphi = \Gamma\theta/2\pi (multivaluado), y la circulación sobre cualquier círculo en torno al centro vale Γ\Gamma — la vorticidad está concentrada en el eje. (iii) Vórtice de Rankine: un núcleo r<ar < a en rotación como sólido vθ=Ωrv_\theta = \Omega r (vorticidad 2Ω2\Omega) empalmado con el vórtice puntual vθ=Ωa2/rv_\theta = \Omega a^2/r en el exterior: el modelo de un tornado, del remolino de una bañera o del que queda tras la pila del puente — la velocidad es máxima en el borde del núcleo.

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