[Лена К.]

Взаимодействие вихрей

Самым простым вихревым образованием является вихревая нить (линейный вихрь). Природным аналогом такого образования является торнадо — вращающаяся газовая труба с уплотненными стенками. В результате столкновений частиц внешнего газа со стенками трубы во вращение вовлекаются и прилегающие к стенкам слои газа. Благодаря вращению прилегающих слоев вихревые нити могут взаимодействовать друг с другом.



(на рисунке вид вихрей сверху, Г — интенсивность вихря, v — скорость)

Если параллельные друг другу линейные вихри одинаковых геометрических размеров вращаются в разных направлениях, то прилегающие к каждому вихрю вращающиеся слои с одной стороны уменьшают давление перед вихрями, а с другой — заставляют вихри начать движение в сторону уменьшения давления. Одновременно создается небольшое пониженное давление между вихрями. В соотношении с другими силами это приводит к притяжению или отталкиванию вихрей.
Если параллельные друг другу линейные вихри одинаковых геометрических размеров вращаются в одном направлении, то прилегающие к каждому вихрю вращающиеся слои давят на соседний вихрь и вынуждают оба вихря вращаться по окружности вокруг общего центра. Между вихрями создают повышенное давление. В соотношении с другими силами это приводит к притяжению или отталкиванию вихрей.
Если вихревые нити не параллельны друг другу, то они или выгибаются в месте наибольшего давления, или отталкиваются друг от друга, или вращаются относительно друг друга по сложным траекториям.

Вихревое кольцо — это линейный вихрь, свернутый в кольцо. Одиночное вихревое кольцо передвигается в среде. Если два вихревых кольца имеют общую ось и одинаковое направление вращения, то переднее кольцо вследствие скоростей, сообщаемых задним, увеличивается в диаметре и замедляется, а заднее при этом уменьшается в диаметре и проходит сквозь переднее, то есть они меняются местами. Затем весь процесс начинается сначала (игра вихревых колец).



Swark приводил видео с моделированием такой игры колец и с одиночными кольцами: