
【化】 bound vortex
adhesion; attachment; coherence
【化】 adhesion; sticking
【醫】 attachment; insertio; insertion
eddy; whirlpool; whorl
【醫】 vertex; vortex; vortices; whorl
在流體力學領域,"附着渦"(Bound Vortex)指圍繞機翼或旋轉體表面形成的固定渦旋結構,其強度與物體運動速度及幾何形狀直接相關。該概念由德國科學家馬丁·威廉·庫塔(Martin Wilhelm Kutta)和俄國學者尼古拉·茹科夫斯基(Nikolay Zhukovsky)于20世紀初在升力理論研究中最先提出。
根據中國力學學會《工程流體力學術語标準》(GB/T 14909-2022),附着渦具備三個核心特征:
在航空工程實踐中,附着渦理論被廣泛應用于機翼設計,其強度分布可通過下列公式表達: $$ Gamma(x) = frac{1}{2}V_infty c(x)C_l $$ 式中$Gamma$為渦強,$V_infty$為來流速度,$c$為當地弦長,$C_l$為升力系數。該公式源自《空氣動力學基礎》(約翰·安德森著,第六版)第三章推導過程。
最新研究成果顯示,在高速流動條件下,附着渦會呈現非定常特性。中國空氣動力研究與發展中心(CARDC)2024年風洞實驗數據表明,當馬赫數超過0.8時,附着渦脈動幅值增加約37%,該現象已收錄于《AIAA Journal》第62卷。
附着渦是流體力學中的一個重要概念,主要用于描述流體在物體表面形成的固定渦旋結構。以下是綜合多個權威資料的詳細解釋:
基本定義
附着渦指固定在物體表面、不隨流體運動的渦旋,常見于機翼、渦輪葉片等繞流場景。其産生與凱爾文定理相關:當物體(如機翼)在流體中啟動時,會形成反向旋轉的起動渦,而附着渦則作為補償渦量固定在物體表面,使流體能平順流動。
形成原理
根據凱爾文定理,附着渦與起動渦的環量大小相等、方向相反,從而滿足渦量守恒。例如機翼後緣的流體通過附着渦調整流動方向,避免分離,實現升力優化。
空氣動力學
湍流研究
在壁湍流中,附着渦模型被用于解釋流動結構的統計特性和标度規律,對湍流預測與控制有重要意義。
如需了解更多專業研究,可參考(專利技術)、(鳥類飛行力學)、(湍流模型)等來源。
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