渦環
關注創建者：孤鶩與落霞 創建時間：2019-02-18
渦環的實例教程
臉都被打腫了
而細心的模友可能已經發現，在超模君發的這些都是
高清無碼的動圖里，都出現了一個
若隱若現的煙霧環圈圈！
是的，你沒有看錯！之所以這炮打得這么猛，都是因為這流體力學的
渦流在搞怪！
什么是渦環
渦環（又稱渦旋），是指流體順著某個方向環繞直線或曲線軸的區域，它是由被擾動的流體，如液體、氣體、等離子體所形成的。就像這樣：
繞理想渦流環流
可以看到圓環中的流體在繞著軸進行旋轉，而且如果這個環的角向轉動越快，那么這個環就會變得越穩定
為了更方便讓大家理解渦環里面的角向轉動，超模君還邀請了兩位專業人士為你進行水底解讀！
水中渦環：泡沫環
你會看到，隨著渦環的上升，放入其中的小物體也隨著渦環快速旋轉，展示了渦環內部的流體流動的方向。
而更為神奇的是，這內部氣流旋轉極大增強了渦環的運動持久性。
就像旋轉的車輪減少了汽車與地面之間的摩擦一樣，渦環的渦流也減少了核心與周圍靜止流體之間的摩擦，從而使它能夠在不損失質量和動能的情況下保持尺寸或形狀，進行較長距離的運動。
因此，與流體射流相比，渦環可以較好的保持原狀，走得更遠。這也解釋了為什么煙圈停止吹散后，仍保持長時間運轉。
展開 這個圈圈在流體力學中被廣泛研究，其正式的名字被稱為渦環（vortex ring）。
泡沫環（bubble ring）是在水里的渦環，在環內充滿了空氣。當泡沫環在水里移動時，環內空氣與附近的水都會呈角向轉動（poloidal rotation），就好像當滾動一串柔軟的手鐲于手臂時，手鐲會呈平移運動與角向轉動一樣。泡沫環角向轉動越快，就會變得越穩定。
渦環中流體的流動方向示意圖。可以看到圓環中的流體在繞著軸進行旋轉，而且如果這個環的角向轉動越快，那么這個環就會變得越穩定
為了更方便讓大家理解渦環里面的角向轉動，可以看上圖，兩個人在泳池內產生了一個渦環。隨著渦環的上升，放入其中的小物體也隨著渦環快速旋轉，展示了渦環內部的流體流動的方向
渦環的存在十分地普遍，我們可以在很多地方都見到它們。
上圖直觀地展示了一個高速飛過的飛機，其產生的下降氣流也會導致渦環的產生
在很多展示實驗中有空氣 炮這個項目，實際上也是使用了類似的原理，拉動底部的彈性薄膜，釋放以后就會向外吹出空氣，這個吹出的空氣就會在空氣阻力的作用下形成穩定的渦環，傳遞十分遠的距離。上圖渦環帶動了可燃氣體，從而點燃以后形成了一個火焰環
BBC 紀錄片展示了一個渦環大炮。
展開 雙色渦環流碰撞實驗
Vortex ／渦旋了解一下
上圖：在空中的渦流環圖像；中圖：生活中的吐煙圈同樣是渦旋；下圖：渦旋環向右傳播，空氣分子從圓環內部旋轉起來
流體力學中，渦旋是指流體順著某個方向環繞直線或曲線軸的區域，它是由被擾動的流體，如液體、氣體、等離子體所形成的。生活中渦旋的例子有煙圈，鯨豚用鼻孔吐的氣環等。渦旋形成后可以移動、沿伸、扭曲，并且和其他的渦旋以復雜的方式相互作用。
單個理想的渦環繞流動圖
視頻中的渦旋，在水里的稱為渦環，環內充滿空氣，當渦環在水里移動時，環內空氣與附近的水都會呈角向轉動。渦環角向轉動越快，就會變得越穩定。
雙色渦環流碰撞實驗動圖
雙色渦環流碰撞實驗是由電腦控制圓柱體橡膠膜抽吸流體，從渦流炮中發射出環形渦流。這個實驗同時也是染料密度的測試，如果染料混合物的密度比水輕，渦流就會上升；如果染料比水濃，渦流就會下降。另外渦流炮的間距、噴嘴的形狀、橡膠膜片的張力、發射速度等變量都需要通過計算確定下來。
展開 2.2.2導水機構中間錐形斷面流線
由工況①、②、③、④導葉壓力、吸力面渦核（如圖4）可知，4個工況下導葉壓力面漩渦基本沒有產生漩渦，而在導葉吸力面靠近進口處產生了漩渦，漩渦是從進口沿著導葉表面向導葉出口發展的，漩渦產生的原因即為前述的水流經過導葉發生沖擊，沖擊使得導葉的低壓區（即導葉吸力面）產生流動分離，水流出現脫流，進而產生漩渦。觀察兩導葉中間流道區域渦核，并未發現有漩渦的產生，即在此中間區域并未產生葉道渦。
圖4各工況導水機構中間錐形斷面流線
2.3葉片
2.3.1轉輪中間環形斷面流線
由圖5可知，工況①、②、③、④轉輪中間環形斷面流線走向是沿著被切翼型的，并未發現異常情況，且在兩葉片中間環形斷面沒有出現葉道渦。
圖5各工況轉輪中間環形斷面流線
2.3.2葉片渦核
由工況①、②、③、④轉輪區域渦核（如圖6）可看出，葉片在進、出口存在漩渦，葉片進口漩渦是由流過導葉的水流對葉片有沖擊造成的，葉片出口漩渦是由葉片出口尾流造成的；葉片根部轉輪體區域存在渦環，此渦環是水輪機中間部分的水流在向下游行進的過程中隨著轉輪體的旋轉而旋轉所形成的；工況①轉輪室區域存在較大的渦環，而工況②在葉片輪緣后有沿著輪緣方向呈螺旋狀的旋渦，工況③、④葉片輪緣后也存在少量沿輪緣方向的旋渦，工況①轉輪室的渦環和工況②、③、④葉片輪緣處的漩渦都是由葉片后存在圓周速度，造成了出口環量，導致了漩渦，并且漩渦強度隨著工況①、②、③、④葉片角度的依次增大而減小。
展開 2.2.2導水機構中間錐形斷面流線
由工況①、②、③、④導葉壓力、吸力面渦核（如圖4）可知，4個工況下導葉壓力面漩渦基本沒有產生漩渦，而在導葉吸力面靠近進口處產生了漩渦，漩渦是從進口沿著導葉表面向導葉出口發展的，漩渦產生的原因即為前述的水流經過導葉發生沖擊，沖擊使得導葉的低壓區（即導葉吸力面）產生流動分離，水流出現脫流，進而產生漩渦。觀察兩導葉中間流道區域渦核，并未發現有漩渦的產生，即在此中間區域并未產生葉道渦。
圖4各工況導水機構中間錐形斷面流線
2.3葉片
2.3.1轉輪中間環形斷面流線
由圖5可知，工況①、②、③、④轉輪中間環形斷面流線走向是沿著被切翼型的，并未發現異常情況，且在兩葉片中間環形斷面沒有出現葉道渦。
圖5各工況轉輪中間環形斷面流線
2.3.2葉片渦核
由工況①、②、③、④轉輪區域渦核（如圖6）可看出，葉片在進、出口存在漩渦，葉片進口漩渦是由流過導葉的水流對葉片有沖擊造成的，葉片出口漩渦是由葉片出口尾流造成的；葉片根部轉輪體區域存在渦環，此渦環是水輪機中間部分的水流在向下游行進的過程中隨著轉輪體的旋轉而旋轉所形成的；工況①轉輪室區域存在較大的渦環，而工況②在葉片輪緣后有沿著輪緣方向呈螺旋狀的旋渦，工況③、④葉片輪緣后也存在少量沿輪緣方向的旋渦，工況①轉輪室的渦環和工況②、③、④葉片輪緣處的漩渦都是由葉片后存在圓周速度，造成了出口環量，導致了漩渦，并且漩渦強度隨著工況①、②、③、④葉片角度的依次增大而減小。
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2.3.2葉片渦核
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圖5各工況轉輪中間環形斷面流線
2.3.2葉片渦核
由工況①、②、③、④轉輪區域渦核（如圖6）可看出，葉片在進、出口存在漩渦，葉片進口漩渦是由流過導葉的水流對葉片有沖擊造成的，葉片出口漩渦是由葉片出口尾流造成的；葉片根部轉輪體區域存在渦環，此渦環是水輪機中間部分的水流在向下游行進的過程中隨著轉輪體的旋轉而旋轉所形成的；工況①轉輪室區域存在較大的渦環，而工況②在葉片輪緣后有沿著輪緣方向呈螺旋狀的旋渦
該種高溫金主要用于高性能發動機的轉動部件，如渦和承力環件等；
（2）金屬間化合物用于制作各類先進運載工具動力推進系統的構件，減少自重、提高效能；
（3）ODS合金具有優良的高溫蠕變性能、高溫抗氧化性能、抗碳、硫腐蝕性能，可用于制造發動機關鍵部件，也可用于火力發電系統、煤氣化爐、工業燃氣輪機和工業鍋爐、玻璃制造、汽車柴油發動機、核反應堆等；
水中渦環：泡沫環
你會看到，隨著渦環的上升，放入其中的小物體也隨著渦環快速旋轉，展示了渦環內部的流體流動的方向。
而更為神奇的是，這內部氣流旋轉極大增強了渦環的運動持久性。
為此，我們用我們的數值算法在計算機中再現了如下場景，渦環相撞實驗。
隨著渦環的上升，放入其中的小物體也隨著渦環快速旋轉，展示了渦環內部的流體流動的方向
渦環的存在十分地普遍，我們可以在很多地方都見到它們。
風洞實驗表明，在蒲公英細絲正上方的空氣形成了“分離的渦環 (separated vortex ring)”。“過去從理論的角度考慮了渦旋的存在，但有人認為它在自然界中不太可能發生，”Viola解釋道。
來源：Nature
事實證明，渦流可由通過細絲的氣流穩定下來。當空氣圍繞每根細絲流動時，它也與其相鄰細絲的流動相互作用，從而產生所謂的“壁效應”。
普朗特指出，空氣的粘性作用，被局限在翼面附近一個薄薄的邊界層之內，由于邊界層中出現分離流造成了“繞翼旋流”，同時在起飛點留下了一個“起始渦旋”，機翼帶走的是一個相等反向的“隨翼渦旋” ，兩者之間則由“曳行渦旋”連接形成了閉合渦環，隨之就產生了升力。
這個直觀的理論，一舉解決了流體力學的危機，解釋了飛行的現實，又挽救了完美發展的理想流體力學。
單個理想的渦環繞流動圖
視頻中的渦旋，在水里的稱為渦環，環內充滿空氣，當渦環在水里移動時，環內空氣與附近的水都會呈角向轉動。渦環角向轉動越快，就會變得越穩定。
雙色渦環流碰撞實驗動圖
雙色渦環流碰撞實驗是由電腦控制圓柱體橡膠膜抽吸流體，從渦流炮中發射出環形渦流。這個實驗同時也是染料密度的測試，如果染料混合物的密度比水輕，渦流就會上升；如果染料比水濃，渦流就會下降。
SFD基本結構如圖1所示，將滾動軸承的外環與軸承座間的過盈配合改為適當的間隙配合，并在滾動軸承外環過盈配裝一個套作為SFD的內環，用銷釘或鼠籠式彈性支承限制這一內環的轉動，在間隙中充滿滑油，軸頸渦動擠壓內外環之間的滑油，通過滑油的粘性阻尼，將動能轉化為內能，從而起到減振的作用。
