【妙趣力学|张华】漫谈影响涡旋的三大物理因素

风流知音【妙趣力学】漫谈影响涡旋的三大物理因素 张华 CFDST(2019)1024

漫谈影响涡旋的三大物理因素

张华

（北京航空航天大学航空科学与工程学院空气动力学系，北京 100191）

张华教授

作者简介

张华，北京航空航天大学航空科学与工程学院教授，北京市高校教学名师，北京市优秀教师，中国力学学会全国优秀力学教师，北航国家级精品课《空气动力学》优秀主讲教师，北航“我爱我师-十佳教师”，北京力学学会科普委员会副主任，《力学与实践》杂志编委，主要研究方向：旋涡与分离流动，流动控制，激波边界层干扰，风工程，风洞水洞设计。

摘要：从乌干达赤道线上的一个漏斗涡旋演示实验出发，讨论了影响涡旋的三大物理因素彻体力无势性（非保守性）、非正压性、粘性以及相互之间的关系。通过引入科学严谨、直观形象的演示实验，介绍彻体力无势性（非保守性）、非正压性以及粘性等的物理本质，讨论这些因素如何引起涡旋强度的变化、涡旋的产生或消失、涡旋的旋转方向以及各因素的相对重要性等。文中实验演示的现象和讨论的问题包括：地漏涡旋的产生及其转向，气旋和反气旋的产生与气候影响，大气环流、风带与高空急流的形成及对飞行影响，室内热力循环，分层流体的不平衡与恢复，粘性边界层分离，粘性产生与耗散涡旋，机翼起动涡产生升力，等等。

关键词：涡旋，开尔文定理，彻体力无势，非正压流体，粘性

注：本文是2019年中国力学大会科普分会报告PPT