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旋渦

(詞語釋義)

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旋渦(xuánwō whirlpool;vortex;eddy),一作為漩渦。旋渦與漩渦都是急速自旋的流體旋轉時形成的螺旋形。 旋渦是一個廣義範疇,指氣、汽、水、風等,例如在陸地上看見的打轉的風形成的就是旋渦。
中文名
旋渦
外文名
whirlpool;vortex;eddy
拼    音
xuánwō
記    載
《餓鄉紀程》
學    科
生態環境
種    類
氣、汽、水、風漩渦

旋渦簡介

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旋渦 xuánwō [whirlpool;vortex;eddy],一作為漩渦
(1) 謂水流旋轉成螺旋形。元·袁桷《播州宣撫楊資德》詩:“教民風偃草,撫俗水旋渦。”
(2) 流體急轉所激起的螺旋形。魯迅《野草·頹敗線的顫動》:“空中突然另起了一個很大的波濤,和先前的相撞擊,迴旋而成旋渦。” 吳運鐸《把一切獻給黨·覺悟》:“浩蕩的江水奔到雞頭山下,碰到巖壁上,捲起巨大的旋渦。”
(3) 喻矛盾或事件的中心。瞿秋白《餓鄉紀程》四:“‘五四’運動陡然暴發,我於是捲入旋渦。” 茅盾《子夜》二:“此時尚留在大餐室前半間的五六位也被這個突然捲起來的公債旋渦所吸引了。” 老舍《蜕》:“陰城好像是在中國、日本之間的一個小獨立國,極聰明的永不捲入旋渦。”
(4) 酒渦。清·二石生《十洲春語》捲上:“初起微笑,則兩頤生旋渦。”

旋渦漩渦原理

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先想想水流漩渦是怎麼來的。大部分的資料,甚至是物理老師都告訴我們水流漩渦是因為科氏力。因此北半球的漩渦是逆時針旋轉,南半球是順時針。科氏力確實造成了地球上風向的改變,但科氏力會影響水流漩渦嗎?如果科氏力會影響水流漩渦,那我們平常打籃球、打撞球時應該也會受科氏力影響,可是好像沒有吧!
事實上,水流漩渦只是因為水缸的不平穩或是水中原本就有的擾動造成的。若水一開始有一點點順時針旋轉,當水逐漸漏掉,由於角動量守恆,角速度勢必就會增加,我們也就會看到水流漩渦了。假設水缸底部完全水平,水中也完全沒有擾動,那麼不論是在何處,水都會直接向下流,沒有漩渦。
所以説,並沒有所謂北半球逆時針流下,南半球是順時針。這只不過是有人用科氏力解釋的產物。不相信的話可以自己找不同的水缸做做實驗看看。如果水流漩渦與科氏力有關係的話,那在赤道線上水流漩渦也就沒有特定的方向了。

旋渦水流漩渦的形成

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漩渦 漩渦
抽水馬桶沖水時,水流會產生一個旋渦流下排水空。有理論稱,在北半球,水流旋渦是朝逆時針方向的;而在南半球,則是順時針旋轉的。而之所以出現這種現象,是由於地球自轉的緣故。在水利工程中,立軸漩渦是一種常見的水力現象。在一定的泄流條件下,電站引水和泄水建築物的進口均有可能產生立軸漩渦。漩渦的存在,將會惡化進口流態、降低過流能力、減少發電量、加劇水流脈動,甚至破壞水工建築物和水輪機組。因此,立軸漩渦的研究具有重要的科學意義和廣泛的應用前景。
1.通過模型試驗對數值模擬的成果進行了驗證。通過對漩渦的大小、形狀、位置、質點運動軌跡等方面的對比分析,模型試驗和數值模擬結果基本吻合,説明數值模擬在一定程度上可以再現模型試驗中的漩渦,驗證了模擬的可信性。
2.進口周圍地形對漩渦的影響可通過速度環量這一參數來反映,因此有必要對環量的變化規律進行分析。
3.當進水口形式設計不合理,或平面佈置不對稱時,來流在進水口上方形成一定的初始環量,對於漩渦的產生有着重要的影響。通過數值模擬的方法從胸牆後傾、進水口伸入水庫的距離、邊牆對進水口的影響和來流與進水口夾角四個方面進行了分析得出:
(1)胸牆傾角超過30°時,進水口上方易產生漩渦;
(2)進水口伸入水庫超過0.5倍管徑時進水口上方易產生漩渦;
(3)進水口在靠近邊牆較小的範圍內易受邊牆的影響而產生漩渦;(4)進水口上方漩渦強度隨來流與進水口間夾角的增大而增強。 [1] 

旋渦氣漩渦的形成

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準確獲取極端天氣條件下近岸海域的波浪要素是保障港口與海岸工程設計安全的前提條件,因此研究颱風、温帶氣旋和寒潮等大風過程中波浪的生成與演化具有重要意義。近年來,海浪數值模擬已成為研究近岸波浪的重要手段,而風場數據的合理性直接影響着波浪模擬結果的合理性。另外,近岸海域波浪模擬還需要考慮潮流的影響。為此,本文采用中尺度大氣模式WRF來模擬風場以獲取高精度風場數據,採用FVCOM二維潮流模式模擬近岸流場,採用SWAN海浪模式模擬波浪場,建立了大氣-海洋-海浪模型系統,對台風及温帶風暴過程中的近岸波浪進行模擬。論文的主要研究內容和結論如下:
1、通過對比分析,合理確定了颱風及温帶風暴風況下WRF模式的各種參數,並對兩種風況下大氣數據同化的效果進行了分析。結果表明數據同化對台風的結果影響較大,對温帶風暴過程的結果影響較小。為了使數據同化的效果更明顯,需要更多的實測數據來進行同化。
2、將WRF模型計算數據與QSCAT/NCEP混合風場數據及QSCAT/NCEP與颱風模型合成風場數據進行了比較,結果表明WRF模型的計算結果明顯優於其它兩種風場數據,WRF模型計算值較其它數據更接近實測數據,可以比較合理地描述颱風和温帶風暴大風過程的風速、風向,可為近岸波浪場的模擬提供高精度風速。
3、利用FVCOM二維潮流模式和SWAN海浪模式模擬2007年韋帕颱風及2007年3月温帶風暴潮流和波浪過程,將模擬結果與實測值進行對比驗證,結果表明數值模型能很好地模擬颱風和温帶風暴過程的潮流和波浪。
4、對台風風場作用下波浪變化規律進行了分析,結果表明在台風旋轉風場的作用下波浪的傳播方向會發生改變,波向逐漸變為與颱風風向一致,並形成旋轉的波浪場,但波浪場漩渦的位置相對風場漩渦的位置存在一定的滯後性。
5、對淺水區域潮流對波浪的影響進行了分析,結果驗證了近岸區域潮流對波浪作用的顯著性,在近岸波浪計算時需要考慮潮流的作用。 [2] 
參考資料